Laboratorio 6-Circuito Serie Paralelo Mixto PDF

Preview

Summary

Download Laboratorio 6-Circuito Serie Paralelo Mixto PDF

Description

Circuitos en serie, paralelo y mixto RESUMEN El síguete informe de laboratorio tiene como finalidad comprobar, y analizar las leyes que rigen los circuitos: en serie, en paralelo y mixto, mediante el simulador crocodile clips2, teniendo en cuenta la ley de ohm, y como como se debe utilizar correctamente el multímetro, donde el amperímetro se debe colocar en serie y el voltímetro se debe colocar en paralelo para una buena lectura del multímetro, realizando así como primera instancia un circuito en serie y su equivalente donde la intensidad de corriente permaneció constante durante el comienzo y variando así voltaje, en segunda instancia un circuito en paralelo, y sus equivalente donde el voltaje permaneció constante hasta el final y la intensidad corriente variable y en tercer instancia un circuito mixto y su equivalente, donde su primer equivalente, fue en paralelo y luego su segunda equivalente fue en serie cumpliéndose lo dicho anteriormente.

MARCO TEÓRICO Existen tres tipos de circuitos eléctricos, según como la corriente eléctrica recorra sus componentes. Circuito Serie Se define un circuito serie como aquel circuito eléctrico en el que la corriente eléctrica tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito. Ver la siguiente imagen.

Circuito Paralelo Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica más importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

Circuito Mixto Un Circuito Mixto es un circuito eléctrico que tiene una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Parte I

Figura 1: Análisis Teórico Circuito en Serie

Se analizo de forma teórica el circuito de la figura 1: A. Se calculo la resistencia total. B. Se calcularon los voltajes en los puntos A, B, C y D. C. Se calculo la corriente de las resistencias en R1, R2 y R3. D. Se calculo la potencia suministrada por la fuente de tensión. E. Se repitieron los pasos anteriores esta vez ajustando el potenciómetro de R2 en 750 ohm y 250 ohm. F.

Se completaron las tablas de datos teóricos.

Se realizo el circuito en el simulador y se tomaron los datos de forma experimental. Se completaron las tablas con los datos experimentales.

Ilustración 1 Circuito creado en el simulador

Se creo un circuito en serie a preferencia y se analizaron los datos de forma teórica. Se analizaron los datos del circuito creado en el simulador de forma experimental.

Estos datos se registraron en tablas para los datos teóricos y otras para los datos experimentales.

Ilustración 2 Circuito creado a elección libre

Parte II

Figura 2: Análisis teórico circuito en paralelo

A. Se ajusto el potenciómetro de R2 a 500 ohm. B. Se calcularon los voltajes en los puntos A, B, C y D. C. Se calculo la corriente en las resistencias R1, R2, R3 y R4 D. Se calculo la corriente total. E. Se calculo la potencia suministrada por la fuente de tensión. F.

Se repitieron los pasos anteriores ajustando el potenciómetro a 750 y 250.

G. Se llenaron las tablas teóricas con los datos recogidos. Se creo el circuito en el simulador. Se llenaron las tablas de datos experimentales con los datos recogidos del simulador

Ilustración 3 Circuito creado en el simulador

Se creo un circuito en paralelo a elección libre Luego se hicieron los cálculos y se llenaron las tablas de datos teóricos Se hizo el circuito en el simulador y se llenaron las tablas de datos experimentales.

Ilustración 4 Circuito libre creado en el simulador

Parte III

Figura 3: Análisis teórico circuito mixto

A. Se calculo la resistencia total B. Se calcularon los voltajes en los puntos A y B con respecto al punto de referencia C (línea azul) C. Se calculo la corriente en las resistencias R1, R2, R3 y R4 D. Se calculo la corriente total E. Se calculo la potencia suministrada por la fuente de tensión. F.

Se registraron los datos en las tablas de datos teóricos

Se creo el circuito en el simulador Se registraron los datos obtenidos del simulador en las tablas de datos experimentales.

Ilustración 5 Circuito creado en el simulador

Se creo un circuito mixto a elección libre. Se hicieron cálculos y se registraron los datos en las tablas de datos teóricos. Se creo el circuito en el simulador. Se registraron los datos obtenidos del simulador en las tablas de datos experimentales.

Ilustración 6 Circuito creado en el simulador

RESULTADOS

Parte I

Ilustración 7 Análisis Teórico Circuito en Serie

TABLA 1: DATOS TEORICOS VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE

Circuito resistivo en serie Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

Potenciómetro en 500 Ω 6,21761658 3,10880829 0,621761658 2,051813472 0,006217617 0,006217617 0,006217617 1930 0,074611399

Potenciómetro en 750 Ω 5,504587156 4,128440367 0,550458716 1,816513761 0,005504587 0,005504587 0,005504587 2180 0,066055046

Potenciómetro en 250 Ω 7,142857143 1,785714286 0,714285714 2,357142857 0,007142857 0,007142857 0,007142857 1680 0,085714286

corriente total 0,00622 A TABLA 2: POTENCIAS TEORICAS DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE PR1 (W)

PR2 (W)

0,038658756

0,019329378

PR3 (W) 0,003865876

PR4 (W) 0,012757389

Ilustración 8Circuito hecho en el simulador

TABLA 3: DATOS EXPERIMENTALES VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE Circuito resistivo en serie Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

Potenciómetro en 500 Ω 6,22 3,11 6,22 2,05 0,00622 0,00622 0,00622 1930

Potenciómetro en 750 Ω 5,50 4,13 0,55 1,82 0,0055 0,0055 0,0055 2180

Potenciómetro en 250 Ω 7,14 1,79 0,714 2,36 0.00714 0.00714 0.00714 1680

0,00622

0,0055

0.00714

TABLA 4: POTENCIAS EXPERIMENTALES DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE PR1 (W)

PR2 (W)

PR3 (W)

PR4 (W)

0.0387

0.0193

0.00387

0.0128

Crear un circuito en serie en Crocodile Clips, capturar pantalla y completar las tablas del análisis teórico y experimental

Ilustración 9 Circuito en serie creado en crocodile

TABLA 1: DATOS TEORICOS VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE Circuito resistivo en serie Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

Potenciómetr Potenciómetr Potenciómetr o en 500 Ω o en 750 Ω o en 250 Ω 0,11320755 5,66037736 0,05660377 0,16981132 0,01132075 0,01132075 0,01132075 530

0,07692308 5,76923077 0,03846154 0,11538462 0,00769231 0,00769231 0,00769231 780

0,21428571 5,35714286 0,10714286 0,32142857 0,02142857 0,02142857 0,02142857 280

0,06792453

0,04615385

0,12857143

TABLA 2: POTENCIAS TEORICAS DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) PR4 (W) 0,0012816

0,0640797

0,0006408

0,0019224

TABLA 3: DATOS EXPERIMENTALES VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE Circuito resistivo en serie Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V)

Potenciómetro en 500 Ω 0,113 5,66 0,566

Potenciómetro en 750 Ω 0,769 5,77 0,385

Potenciómetro en 250 Ω 0,214 5,36 0,107

Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

0,17 0,0113 0,0113 0,0113 530 0,0113

0,115 0,0769 0,0769 0,0769 780 0,0769

0,321 0.0214 0.0214 0.0214 280 0.0214

TABLA 4: POTENCIAS EXPERIMENTALES DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) PR4 (W) 0.00128

0.0641

641

0.00192

Parte II

Ilustración 10 Análisis teórico circuito mixto

TABLA 7: DATOS TEORICOS VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN PARALELO Circuito resistivo en paralelo

Potenciómetro en 500 Ω

Potenciómetr o en 750 Ω

Potenciómetr o en 250 Ω

Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A)

12 12 12 12 0,0120

12 12 12 12 0,012

12 12 12 12 0,012

0,1200

0,12

0,12

0,0364

0,03636

0,03636

Resistencia total (Ω)

62,38

65,09

55,46

Potencia de la fuente (W)

2,3084

2,2124

2,5964

TABLA 8: POTENCIAS TEORICAS DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN PARALELO PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) PR4 (W) 0.081

0.162

0.81

0.245

Ilustración 11 Circuito hecho en el simulador

TABLA 9: DATOS EXPERIMENTALES VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN PARALELO Circuito resistivo en paralelo Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

Potenciómetro en 500 Ω 12 12 12 12 0.081 0.810 0.245 62,38 0.081

Potenciómetro en 750 Ω 12 12 12 12 0.081 0.810 0.245 65,09 0.81

Potenciómetro en 250 Ω 12 12 12 12 0.081 0.810 0.245 55,46 0.245

TABLA 10: POTENCIAS EXPERIMENTALES DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN PARALELO PR1 (W)

PR2 (W)

PR3 (W)

PR4 (W)

0.081

0.162

0.81

0.245

Crear un circuito en paralelo en Crocodile Clips, capturar pantalla y completar las tablas del análisis teórico y experimental.

Ilustración 12 Circuito creado

TABLA 1: DATOS TEORICOS VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE Circuito resistivo en serie

Potenciómetro Potenciómetro Potenciómetro en 500 Ω en 750 Ω en 250 Ω

Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

27 27 27 27 0.027 0.054 0.0675 181.82

27 27 27 27 0.027 0.036 0.108 81.08

27 27 27 27 0.027 0.027 0.027 66.67

4.0095

8.9910

10.9350

TABLA 2: POTENCIAS TEORICAS DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) 4.0095

8.9910

10.9350

TABLA 3: DATOS EXPERIMENTALES VOLTAJES, CORRIENTES, RESISTENCIAS Y POTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE Circuito resistivo en serie

Potenciómetro en 500 Ω

Potenciómetro en 750 Ω

Potenciómetro en 250 Ω

Voltaje A (V) Voltaje B (V) Voltaje C (V) Voltaje D (V) Corriente en R1 (A) Corriente en R2 (A) Corriente en R3 (A) Resistencia total (Ω) Potencia de la fuente (W)

27 27 27 27 0.027 0.054 0.0675 181.82

27 27 27 27 0.027 0.036 0.0675

27 27 27 27 0.027 0.027 0.027 66.67

8.9910

10.9350

81.08

4.0095

TABLA 4: POTENCIAS EXPERIMENTALES DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO EN SERIE PR1 (W) PR2 (W) PR3 (W) 0.729

1.46

Parte III

Ilustración 13 Análisis teórico circuito mixto

Calculando la resistencia total

1.82

Ilustración 14 Calcular la resistencia que están en serie

R3−4=1000+1000 =2000

Ilustración 15 Se calcula la resistencia en paralelo

R3−4 + R 2=

(

1 1 + 2000 1000

−1

)

=666.66

Ilustración 16 Se toma el ultimo valor como una sola resistencia para tomar el circuito en serie

R3−4−2 +R 1=666.66 + 1000=1666.66 Rt =1666.66

Calculando la corriente total

Corriente total I t =

Vt 12 =0.0072 A = Rt 1666.66

Calculando corriente en R1-R2-R3-R4 En R1 la resistencia esta en serie con la fuente la cual tiene una corriente total de 0.0072 A por lo tanto para R1 también será esta misma corriente En R2

I R 2=

V 4.8 = =0.0048 A R2 1000

En R3

I R 3=I t −I 2 =0.0072−0.0048 =0.0024 En R4 Esta resistencia esta en serie con la corriente de la resistencia R3 por lo tanto I R 4 = I R 3=0.0024

Calculando el voltaje en A y B V R 1=1000∗0.0072 =7.2 V V A =V t−V R 1=12 −7.2=4.8V Dado que solo hay una resistencia antes de R2 y R3 el voltaje sigue igual hasta llegar a estas resistencias.

V R 3=4.8 V V B =V t −V A−V R 3=12 −4.8 −¿ 4.8 = 2.4 V

TABLA 13: DATOS TEORICOS VOLTAJES, CORRIENTES Y POTENCIA EN UN CIRCUITO MIXTO Circuito resistivo mixto

Valor calculado

Voltaje A Voltaje B Corriente en R1 Corriente en R2 Corriente en R3 Corriente en R4 Resistencia total Corriente total Potencia de la fuente

4.8 V 2.4 V

0.0072 A 0.0048 A 0.0024 0.0024 1666.66 0.0072

TABLA 14: POTENCIAS TEORICAS DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO MIXTO PR1 (mW) 51.8

PR2 (mW) 23

PR3 (mW) 5.7

PR4 (mW) 5.7

Calculando las potencias

V R 1=R1∗I R 1 =12∗0.0072=7.2 V PR 1 =7.2∗0.0072 = 0.0518 W V R 2=R2∗I R 2=1000∗0.0048=4.8 V PR 2 =4.8∗0.0048= 0.023 W

V R 3=R3∗I R 3=1000∗0.0024=2.4 V PR 3 =2.4∗0.0024=0.0057 W V R 4=R 4∗I R 4=1000∗0.0024=2.4 V PR 4=2.4∗0.0024 = 0.0057 W

Realizar el circuito de la figura 1 en Crocodile Clips y completar la tabla 14 y 15.

Ilustración 17 Circuito realizado en el simulador

TABLA 14: DATOS EXPERIMENTALES VOLTAJES, CORRIENTES Y POTENCIA EN UN CIRCUITO MIXTO Circuito resistivo mixto

Valor calculado

Voltaje A Voltaje B Corriente en R1 Corriente en R2 Corriente en R3 Corriente en R4 Resistencia total Corriente total Potencia de la fuente

4.8 V 2.4 V 7.20 mA 4.8 mA 2.4 mA 2.4 mA

1666.66 0.0072 A 12 V

TABLA 15: POTENCIAS EXPERIMENTALES DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO MIXTO. PR1 (mW) 51.8

PR2 (mW) 23

PR3 (mW) 5.76

PR4 (mW) 5.76

Crear un circuito en paralelo en Crocodile Clips, capturar pantalla y completar las tablas del análisis teórico y experimental.

Ilustración 18 Circuito mixto creado

Calculando la resistencia total Se calcula en paralelo la resistencia R4 y R3

(

R4 −3 =

1 1 + 30 20

−1

)

=12

Ilustración 19 se Calculan las resistencias en serie

Se calculan en serie: Rt =R1 + R4−3 + R2 =100+12+ 50=162

Calculando la corriente total

Corriente total I t =

V t 12 = =0.074 A Rt 162

Calculando corriente en R1 R2 R3 y R4

En R1 la corriente es la misma que la de la fuente de voltaje puesto que estos están en serie. I R 1=0.074 A

R2 la corriente también es la misma que la de la fuente, porque, al avanzar la corriente desde la fuente por todo el circuito, en algunas partes va a disminuir por que se reparte entre nodos, pero al final toda la corriente del circuito termina pasando por la resistencia R2 para llegar de nuevo a la fuente. I R 2=0.074 A I R 3=

V R 3 0.9 = =0.045 A R3 20

I R4=

V R 4 0.9 =0.03 A = R4 30

Calculando los voltajes en R1 R2 R3 y R4

V R 1=R1∗I R 1 =100∗0.074=7.4 V V R 2=R2∗I R 2=50∗0.074=3.7 V V R 3=V T −V R 1 −V R 2= 12−7.4−3.7= 0.9V La Resistencia R3 y R4 están en paralelo, por lo tanto

V R 4=V R 3=0.9V TABLA: DATOS TEORICOS VOLTAJES, CORRIENTES Y POTENCIA EN UN CIRCUITO MIXTO

Circuito resistivo mixto Voltaje R1 Voltaje R2 Voltaje R3 Voltaje R4 Corriente en R1 Corriente en R2 Corriente en R3 Corriente en R4

Valor calculado 7.4 V 3.7 V 0.9 V 0.9 V 0.074 A 0.074 A 0.045 A 0.03 A

Resistencia total Corriente total Potencia de la fuente

162 ohm 0.074 A 887.5 mW

TABLA: POTENCIAS TEORICAS DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO MIXTO PR1 (mW) 547

PR2 (mW) 273

PR3 (mW) 40.5

Calculando la potencia

PR 1 =V R 1∗I R 1=7.4∗0.074=0.547 W PR 2 =V R 2∗I R 2=3.7∗0.074=0.273 W PR 3 =V R 3∗I R 3=0.9∗0.045=0.0405 W PR 4=V R 4∗I R 4 =0.9∗0.03 = 0.027 W Pt =P R 1 + P R 2+ P R 3 + P R 4 Pt =P R 1 + P R 2+ P R 3 + P R 4 Pt =547+273+ 40.5+ 27=887.5mW

Ilustración 20 Circuito en el simulador para tomar los datos experimentales.

PR4 (mW) 27

TABLA: DATOS EXPERIMENTALES VOLTAJES, CORRIENTES Y POTENCIA EN UN CIRCUITO MIXTO Circuito resistivo mixto

Valor calculado

Voltaje R1 Voltaje R2 Voltaje R3 Voltaje R4

7.41 V 3.7 V 0.889 V 0.889 V 74.1 mA 74.1 mA 44.4 mA 29.6 mA 162 ohm 0.074 A 888.8 mW

Corriente en R1 Corriente en R2 Corriente en R3 Corriente en R4 Resistencia total Corriente total Potencia de la fuente

TABLA: POTENCIAS EXPERIMENTALES DE LAS RESISTENCIAS DE UN CIRCUITO MIXTO. PR1 (mW)

PR2 (mW)

549 274 Pt =P R 1 +P R 2+ P R 3 +P R 4 Pt =549+ 274 + 39.5 + 26.3=888.8 mW

PR3 (mW)

PR4 (mW)

39.5

26.3

ANÁLISIS DE RESULTADOS Mediante el desarrollo de esta práctica de laboratorio se puso en practica la ley de ohm en diferentes situaciones de circuitos como en serie, paralelo y mixto. Pudimos ver el comportamiento de las resistencias junto con la corriente y el voltaje haciendo cálculos con la ley de ohm y planteando la forma mas adecuada de poder hacer estos cálculos en los diferentes circuitos. Pudimos comprobar según los resultados que los elementos de un circuito están

conectados en serie cuando sólo hay un camino posible para la corriente que circula a través de ellos. Si un elemento se desconecta, todo el circuito deja de funcionar. También comprobamos que los elementos del circuito en paralelo están conectados de tal manera que hay varios caminos posibles para la corriente que circula en ellos. Si un elemento se

desconecta el resto del circuito (que no depende del elemento desconectado), sigue funcionando. CONCLUSIONES 

El circuito eléctrico en serie se denota por mantener su intensidad de corriente constante, también por su variación de voltaje y finalmente las resistencias totales siempre serán las mismas que las resistencias que compone el circuito.



El circuito eléctrico en paralelo se denota por mantener el voltaje constante, también por la variación de su intensidad de corriente y finalmente porque sus resistencias totales siempre van hacer menor que las resisten...