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Informe de Laboratorio llamado Circuitos en serie y en paralelo de la materia Electromagnetismo. El informe contiene resumen, objetivos, marco teórico, materiales usados, resultados obtenidos, análisis y conclusiones. La materia de Física Electromagnetismo es la dada para Ingenieros Ambientales por...

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Circuitos en Serie y en Paralelo

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERÍA AMBIENTAL ELECTROMAGNETISMO

Grupo 544 _________________________________________________________________________ INFORME CIRCUITOS EN SERIE Y EN PARALELO RESUMEN En la práctica realizada, por medio de un multímetro se midieron dos diferentes magnitudes, específicamente la corriente y el voltaje, para diferentes circuitos en paralelo, serie y mixto, combinando resistencias de 1K y 2K con una fuente de 10V con el fin de evidenciar los cambios en las mismas. PALABRAS CLAVE: Corriente, voltaje, circuito en paralelo, circuito en serie, circuito mixto.

ABSTRACT In the practice realized by means of a multimeter were measured two different magnitudes, specifically the current and voltage for different circuits in parallel, series and mixed by combining resistors 1K and 2K with a source of 10V in order to demonstrate the changes therein. KEYWORDS: Current, voltage, parallel circuit, series circuit, mixed circuit.

INTRODUCCIÓN

Un circuito eléctrico consiste en el recorrido que siguen las cargas eléctricas, que pasan de un punto con mayor potencial a otro de menor potencial. Tal flujo de cargas se denomina corriente eléctrica. Para mantener esta diferencia de potencial, o voltaje, es necesario el uso de un generador (pilas, baterías, alternadores, entre otros), cuyo suministro de energía establece la fuerza electromotriz entre dos polos. Los circuitos eléctricos pueden estar conectados en serie, en paralelo y de manera mixta, que es una combinación de estos dos últimos. En el circuito en serie los diferentes consumidores, (en el presente caso las resistencias) se conectan de forma que todos son atravesados consecutivamente por la misma corriente, es decir que la intensidad de la corriente es igual en cualquier punto de tal circuito puesto que la corriente no se bifurca. Sin embargo, cada uno los consumidores están sometidos a una parte de la tensión total o voltaje. De otra parte, dos o más elementos están en paralelo cuando todos ellos están sometidos a la misma diferencia de potencial; se cumple además, que los terminales de ambos elementos están

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conectados a un mismo punto (Álvarez et al. 2007). La corriente total que circula en tal circuito es la suma de las corrientes parciales. Considerando los circuitos mixtos, se tiene que son combinaciones de circuitos en serie y en paralelo, en los cuales, las relaciones establecidas para cada tipo son igualmente aplicables en este caso. En la práctica realizada se construyeron circuitos en serie, en paralelo y una combinación de éstos, con el fin de medir el voltaje y la corriente en cada una de las resistencias que lo componen. De esta manera, se permitió el análisis mostrado más adelante y la comprobación de la teoría conocida anteriormente, referida a cómo son los valores de tales mediciones en los circuitos en serie y en paralelo.

MATERIALES  

Resistores de 1K y 2K Multímetro

RESULTADOS

  

Cables conductores Protoboard Fuente

METODOLOGIA 1. En el protoboard configurar un circuito en serie, teniendo en cuenta la disposición de conexiones, realizando así mismo todas las combinaciones posibles con los resistores. Es importante mencionar que una misma línea puede considerarse como un mismo punto. 2. Tomar el multímetro y medir en los extremos de los componentes el voltaje que presenta cada configuración, detallando si difieren o no los valores. 3. Para medir la corriente se debe desprender una parte del resistor ubicándolo en un punto diferente al inicialmente establecido, de manera que se determina la corriente que circula antes de llegar al resistor. 4. Repetir el procedimiento anterior con circuitos en paralelo y mixto.

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Figura 1. Circuito en serie

Figura 2. Circuito en paralelo

Figura 3. Circuito mixto

R1

R2

VR1 (V)

VR2 (V)

IR1 (mA)

IR2 (mA)

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1K 1K 2K 2K

1K 2K 1K 2K

4.86 3.26 6.61 4.91

4.92 6.55 3.28 4.99

4.98 3.32 3.34 2.50

4.98 3.32 3.34 2.50

Tabla n° 1. Valores de voltaje y corriente de diferentes resistencias para un circuito en serie con una fuente de 10 voltios.

R1

R2

1K 1K 2K 2K

1K 2K 1K 2K

IR1 (mA) 9.87 9.91 4.87 4.90

VR2 (V) 10 10 10 10

VR1 (V) 10 10 10 10

IR2 (mA) 9.86 4.87 9.89 4.97

Tabla n° 2. Valores de voltaje y corriente de diferentes resistencias para un circuito en paralelo con una fuente de 10 voltios.

R1 R2 R 3 R 4 1K 1K 2K 2K

VR2 (V) 4,9 VR4 (V) 9,82

VR1 (V) 4,92 VR3 (V) 9,82

IR1 (mA) 4,97 IR3 (mA) 4,87

IR2 (mA) 4,97 IR4 (mA) 4,96

Tabla n° 3. Valores de voltaje y corriente de diferentes resistencias para un circuito en serie y paralelo con una fuente de 10 voltios.

R1

R2

1K 1K 2K 2K

1K 2K 1K 2K

VR1 (V) 5 3.33 6.66 5

VR2 (V) 5 6.66 3.33 5

IR1 (mA) 5 3.33 3.33 2.5

IR2 (mA) 5 3.33 3.33 2.5

Tabla n°4. Valores de voltaje y corriente de diferentes resistencias para un circuito en serie con una fuente de 10 voltios (valores teóricos)

R1

R2

1K 1K 2K 2K

1K 2K 1K 2K

VR1 (V) 10 10 10 10

VR2 (V) 10 10 10 10

IR1 (mA) 10 10 5 5

IR2 (mA) 10 5 10 5

Tabla n°5.Valores de voltaje y corriente de diferentes resistencias para un circuito en paralelo con una fuente de 10 voltios (valores teóricos)

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En la práctica realizada se midieron las corrientes y voltajes con un multímetro,

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en resistencias de 1K y 2K conectadas en circuitos en serie, paralelo y mixto (ver tablas 1, 2 y 3). El voltaje es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor intensidad (Hewitt, 2007). Tal magnitud fue medida en el experimento cambiando o permaneciendo de acuerdo a si era un circuito en serie o en paralelo. La corriente es el flujo de carga eléctrica que circula a través de un material por unidad de tiempo ( Hewitt, 2007). De igual forma esta magnitud también fue calculada y su valor dependía de si era un circuito en serie o en paralelo. Es de gran relevancia mencionar que El voltaje en los circuitos en serie según Boylestad (2004), en los elementos resistivos se dividirá en función de la magnitud de niveles de resistencia. Es decir, el resistor más grande acapara la mayor parte del voltaje aplicado, mientras que el resistor más pequeño tiene la menor parte. Es por ello que al aplicar un voltaje de 10 voltios en la experiencia, en la resistencia de 2K se midió un mayor valor (el doble) en relación a la de 1K, esto en cuanto si las resistencias no son iguales, para las resistencias de igual valor en un circuito en serie el voltaje se dividirá para ambas de igual manera (ver tabla n° 1). Por lo tanto, el voltaje en resistores en serie tendrá la misma proporción que los niveles de resistencia. Al sumar los voltajes de cada resistencia se obtendrá el valor del voltaje aplicado desde la fuente.

La corriente en circuitos en serie según Fowler (1992), será la misma, si I circula a través de R1 también circulará I a través de R2 y de R3 y así sucesivamente, por eso se tiene que: IT=IR1=IR2=IR3 La corriente permanecerá igual independientemente de los valores de los resistores, como se puede observar en la experiencia, ésta en cada circuito en serie es igual en ambos resistores a pesar de los sistemas que tienen resistencias de 1K y 2K (diferentes) (ver tabla N° 1). El voltaje en circuitos en paralelo según Fowler (1992), son los mismos. En otras palabras, el voltaje de la fuente aparece en los extremos de cada rama de un circuito en paralelo. Como se observó en el experimento los voltajes fueron los mismos independientemente del nivel de los resistores, el voltaje de la fuente fue de 10 voltios y de igual manera se propagaron los mismos 10 voltios para cada resistencia de 1K y 2K (ver tabla n° 2). La corriente en circuitos en paralelo según Boylestad (2004), “para dos elementos en paralelo de igual valor, la corriente se dividirá en forma equitativa” y “para elementos en paralelo con valores diferentes, a menor resistencia, mayor será la porción de la corriente de entrada”, como se observó en la práctica, dicha corriente en los circuitos en paralelo, si las resistencias eran de igual valor (1K-1K y 2K-2K), este valor fue el mismo para ambas resistencias, en cuanto a diferentes resistencias (1K-2K), la corriente fue menor para el resistor de mayor nivel, valores que resultan

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adecuados según Bastián (2000) debido a que en un circuito al conectar nuevos consumidores en paralelo aumenta la intensidad en el conductor común, permaneciendo una tensión igual en tales consumidores, por tanto la resistencia total del circuito disminuye. (ver tabla n° 2). Este error puede corroborarse con lo que afirma Bastian (2000) acerca de que en un circuito al conectar nuevos consumidores en paralelo aumenta la intensidad en el conductor común, permaneciendo una tensión igual en tales consumidores, por tanto la resistencia total del circuito disminuye. De manera teórica se puede evidenciar que para solucionar el circuito en serie (figura 1) basta con hallar la resistencia equivalente a partir de la suma de las resistencias parciales, teniendo esto se calcula la intensidad de corriente que es solo una en este caso, empleando la ley de ohm y conociendo de antemano el voltaje que provee la fuente (en la practica 10 V). Para conocer la caída de voltaje en cada elemento del circuito, se aplica la primera ley de Kirchhoff:

intensidad total con la suma de estos y con ambas variables determinar la resistencia equivalente. RT= VCC/IT (Kane, 1989) De acuerdo con lo anterior y los resultados obtenidos en las tablas 4 y 5, puede afirmarse que los valores son muy similares con los obtenidos de manera experimental. Las diferencias son mínimas.

CONCLUSIONES 



V1= I.R1 V2= I.R2 Para un circuito en paralelo (figura 2) algunas de las condiciones cambian, pues al no ser la intensidad la misma en este, se utiliza la segunda ley de Kirchhoff para cada rama en paralelo:



IT= I1 +I2



Al ser el voltaje el mismo para todo el arreglo, con la ley de ohm se puede calcular la intensidad parcial y la

Para los circuitos en serie, el voltaje entregado por la fuente se divide entre el número de resistencias presentes y la magnitud de éste dependerá de la capacidad de las resistencias, por ejemplo las resistencias de 2K absorberán mayor voltaje que las de 1K. El voltaje total será la suma de cada voltaje medido en su respectiva resistencia. En un circuito en serie las resistencias están instaladas una a continuación de otra en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa la primera de ellas será la misma que la que atraviesa la última. En los circuitos en paralelo el voltaje medido en cada resistencia es el mismo entregado por la fuente. La corriente que circula por el circuito se divide en cada ramificación de tal manera que la suma de las corrientes que entran

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









es igual a la suma de las corrientes que salen para un nodo. El circuito mixto es una combinación de varios elementos conectados tanto en paralelo como en serie, estos pueden colocarse de la manera que se desee. Estos circuitos se pueden reducir resolviendo primero los elementos que se encuentran en serie y luego los que se encuentren en paralelo, para luego calcular y reducir un circuito único. Por lo observado y los datos obtenidos tanto experimental como teóricamente, podemos decir que la cantidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Observamos que la intensidad de corriente en un circuito en serie es menor que en la de paralelo. Los montajes en el laboratorio están afectados siempre por factores tales como la temperatura, las conducciones eléctricas y magnéticas, la humedad, etc. que producen una variación en las propiedades de los componentes (resistencias, multímetro, etc.) del circuito. Se comprobó correctamente que la s formulas vistas en clase y en laboratorio son adecuadas, y que los experimentos realizados fueron correctos, ya que los valores observados experimentalmente están muy cercanas a los teóricos.

 BOYLESTAD, R. Introducción al Análisis de Circuitos. 2004. Editorial Pearson Educación. Décima Edición. Págs.138 y 183.  FOWLER, R. Electricidad: principios y aplicaciones. 1992. Editorial Reverté. Pág. 98 y 107.  HEWITT, P. Física Conceptual. 2007. Editorial Person Eduación, México. Novena Edición. Pág. 439.  ÁLVAREZ, J., MARCOS, L., FERRERO, F. 2007. Introducción al análisis de circuitos eléctricos. Universidad de Oviedo. Págs. 10 – 13  BASTIAN, P.2000. Electrotecnia .Akal.Pags. 20-26  KANE,W. 1989.Fisica.Reverté S.A. Pag. 110-114

ANEXOS Circuito en serie

BIBLIOGRAFÍA



RT= 1K+1K= 2K

Circuitos en Serie y en Paralelo

V I= R

I= 10V/ 2K= 5





RT= 1K+2K = 3K



I=10V/3K= 3.33 

RT= 2K +1K= 3K

I= 10V/3K= 3.33 

RT= 2K+2K= 4K

I=10V/4K=2.5    

V1=5*1= 5 V2=5*1= 5 V1=3.33*1=3.33 V2=3.33*2=6.66 V1=3.33*2=6.66 V2=3.33*1=3.33 V1=2.5*2=5 V2=2.5*2=5

Circuito en paralelo 

I1= 10/1=10 I2= 10/1=10



I1= 10/1=10 I2= 10/2=5 I1= 10/2=5 I2= 10/1=10 I1= 10/2=5 I2= 10/2=5...