Práctica 8 Laboratorio Electricidad y Magnetismo PDF

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Estudios Superiores Aragón Laboratorio de electricidad y magnetismo Práctica 8 “Ecuación de un circuito y Leyes de Kirchhoff” Alumno: Pérez Pineda Luis Profesor: González Rosas Noé Grupo de viernes 8:00 – 10:00 Horas 8330 Fecha de realización 23/10...

Description

UNI VERSI DAD NACI ONALAUTÓNOMADEMÉXI CO Fac ul t a ddeEs t udi osSupe r i or esAr a gón La bor a t or i odee l e c t r i c i da dyma gne t i s mo

Pr á c t i c a8“ Ec ua c i óndeunc i r c ui t oyLe ye sdeKi r c hhoff”

Al umno:Pé r e zPi ne daLui s

Pr of e s or :Gonzá l e zRos a sNoé

Gr upodevi e r ne s8 : 0 0–1 0 : 00Hor a s

8 3 3 0

Fec hader e a l i z a c i ón2 3 /1 0 /2 0 1 5 Fec hadee nt r e ga3 0 /10 /2 0 1 5

Obj et i vos De mos t r arc ómoe s t ánr e l a c i onadosvol t a j e , c or r i e nt eyr e s i s t e nc i a . Compr oba c i óne xpe r i ment aldel ae c ua c i ónde lc i r c ui t o.

De t er mi nac i óndel ar e s i s t e nc i ai nt e r na . Compr oba c i óne xpe r i ment aldel a sl e ye sdeKi r c hhof

Equi po 2Fue nt e sdepode r . 1Mul t í me t r o. 1Re s i s t orde1 00Ω. 1Re s i s t orde1 20Ω. 1Re s i s t orde1 50Ω. 1Re s i s t orde3 30Ω. 1Re s i s t orde1KΩ. 2Nodos«T» . J ue godec a i mane s . Punt asdepr ue ba . <

I nt r oduc c i ón Comos a be mos ,l osc i r c ui t ose l éc t r i c oss i mpl e spue de nanal i zar s eut i l i z andol al e ydeOhm yl a sr e gl a spar al ar educ c i óndeunc i r c ui t oder e s i s t or e s . Dema ne r age ne r al ,e s t ae c uac i ónque dar í adel af or ma : n

n

i=1

i =1

∑ Ei +∑ R i I =0 Cabeme nc i onarquel a sr e s i s t e nc i asdel a sf ue nt e sdepode r ,a s íc omol ar e s i s t e nc i ai nt e r na de lampe r í me t r o, modi fic a ne lval ordel ame di c i ónc onr e s pe c t oalva l ort e ór i c oo c al c ul a do. Di c har e s i s t e nc i ai nt e r nadel af ue nt es ec al c ul a r áat r a vé sdel af ór mul a:

r i=

V 0−V 12

Donde

Ic V 12 =Voltaje con carga

V 0=Voltaje sin carga

I c =Corriente medida

Lar e s i s t e nc i ade la mpe r í me t r os ec al c ul ade s pe j andoé s t adel ae c ua c i ónobt e ni dade l c i r c ui t o. La sr e s i s t e nc i asi nt e r na s , t ant odel asf ue nt e s ,c omode lampe r í me t r o ,s et omar ánc omos i e s t uvi er a nc one c t a dase ns e r i ec onr e s pe c t oal osde má se l e me nt osde lc i r c ui t o. Si ne mba r go, e xi s t e nc i r c ui t ose l éc t r i c osmásc ompl e j osquenopue de ns e ranal i zadosde e s t af or ma;e s t epr oc e di mi e nt os es i mpl i fic ame di ant ee lus odedoss e nc i l l asr e gl a s c onoc i dasc omol e ye sdeKi r c hhof, e s t á ss on:  Las umadel asc or r i e nt e squee nt r anac ual qui e runi ónde bes e ri gualal as umade l asc or r i e nt e sques al e ndee s auni ón. Es t ee sune nunc i adodel al e ydel a

c ons e r va c i óndel ac ar ga .Todac or r i e nt equee nt r aaunpunt odadoe nunc i r c ui t o de bes a l i rdee s epunt o, de bi doaquee nés t enopue deac umul a r s e( LKI ) .

∑ I entran +∑ I salen =0  Las umaal ge br ai c adel oac a mbi osdepot e nc i alat r a vésdel ose l eme nt osa l r e de dor dec ual qui e rl az ode lc i r c ui t oc e r r adode bes e rc e r o .Es t al e ys ur gedel a c ons e r va c i óndel ae ne r gí a .Unac ar gaques emue veporc ua l qui e rl az oc e r r ado de bega nart ant ae ne r gí ac omol api e r des is ede fineunpot e nc i alpar ac a dapunt o e ne lc i r c ui t o( LKV) . n

∑ Ei =0 i=1

De s a r r ol l o 1 .Re c i bi mosl ae xpl i c a c i ónporpar t ede lpr of e s or . Compr obac i óne xper i ment aldel aec uac i óndelc i r c ui t oyde t er mi nac i óndel a r es i s t enc i ai nt e r na. 2 .Me di mose nc i r c ui t oabi e r t ol osval or e sdel asf ue nt e sdepode r , obt uvi mosl osval or e s s i gui e nt e s :

E1=6.19 V

E2=18.14 V

3 .Mont amosnue s t r opr i me rc i r c ui t o. 4 .Toma mosnue vame nt el ame di c i óndenue s t r a sf ue nt e sdepode rc onc a r ga:

V ab =6.24 V

V cd =18.13 V

5 .Me di mosl ac or r i e nt equec i r c ul aporl ospunt osa , bycde lc i r c ui t opar aobt e ne rl os s i gui e nt e sr e s ul t ados :

Ia

Ib

Ic

1 9. 6µA 1 9. 63µA 1 9. 61µA Compr obac i óne xper i ment aldel asl e ye sdeKi r c hhoff 6 .Mont amosuns e gundoc i r c ui t o 7 .Me di mosl osvol t a j e sdel asf ue nt e sdepode r( a bi e r t o) .

E1=20 V

E2=1 5 V

8 .Me di mosl osvol t a j e sdel asf ue nt e sdepode r( c e r r ado) .

V 1=20 V

V 2=1 5.07 V

9 .Me di mosl osvol t a j e spar ac adar e s i s t or .Ma r c a ndol apol a r i daddec a daunodee l l os .

VR1

VR2

1 6. 3V

-3 . 7V

VR3

VR4

6 . 6V

4 . 6V

1 0.Me di mosl a sc or r i e nt e squec i r c ul abanpore s ec i r c ui t o.

I1

I2

I3

1 6. 7µA 1 4. 1µA 3 0. 6µA

Cue s t i ona r i ofinal 1 .Cal c ul el ac or r i e nt e I c quec i r c ul apore lc i r c ui t ode lpunt o3. Us el osval or e s nomi na l e si ndi c a dose nl ami s ma .Compar ee s t eva l orc onl a I c me di da .

I=

V 12 V =24 μA = R 500 Ω

2 .Expl i queporquée xi s t edi f e r e nc i ae nt r el ac or r i e nt e Ic me di dae ne lc i r c ui t ode lpunt o3 .

c a l c ul a dayl ac or r i e nt e Ic

Por quel a sme di c i one snof ue r one xa c t a s , nos et omóe nc ue nt al asr e s i s t e nc i asi nt e r nasde l asf ue nt e sys ec ons i de r ar onl asf ue nt e sc omof ue nt e si de al e s . 3 .De t e r mi nare lval ordel a sr e s i s t e nc i asi nt e r nas( r del a sf ue nt e se mpl e adase ne l 1yr 2) c i r c ui t ode lpunt o3. Ut i l i c el asme di c i one se f e c t uada s .

I ab =

(6. 24 V −6 V ) =12.24 Ω 19.6 μA

I cd=

(18.13V −18 V ) =6.6 3 Ω 19.6 μA

4 .De t e r mi nee lva l ordel ar e s i s t e nc i ai nt e r nade la mpe r í me t r o( r A)me di a nt el ae c uac i ón de lc i r c ui t o.Tomee nc ue nt al a sr e s i s t e nc i as( i nc l uye ndor yr ) . 1 2

RA=

( o .24 + 0.13 ) V =18.5 Ω 0.02 A

5 .Conl osval or e sdel a sf ue nt e sdepode rE1yE2e nc i r c ui t oabi e r t oyc ons i de r andot oda s l asr e s i s t e nc i asde lc i r c ui t oyl asr e s i s t e nc i asr , r y r , c a l c u l e n u e v a me n t e l a c o r r i e n t e I 1 2 A c de lc i r c ui t odel afigur ade lpunt o3.

I=

12V =0.02 A 600 Ω

6 .Compar ee lr e s ul t adoant e r i orc one lval orc al c ul a dot e ór i c ame nt e . ¿ Exi s t edi f e r e nc i a? Expl i que . Exi s t eunape que ñadi f e r e nc i aquenos eper c i bee nl osc ál c ul osmos t r adospe r oquee s t á pr e s ent e ; e s t áe sde bi doaquel a sme di c i one snos onde lt odopr e c i s as . 7 .Pa r ae lc i r c ui t ode lpunt o6. a )De mue s t r el al e ydeKi r c hhofpar avol t a j e se nl a sma l l asIyI I .

I =15 V −10 V =5 V

II =5 V

b)De mue s t r el al e ydeKi r c hhofpa r ac or r i e nt e se ne lnodo«a ».

I = (16.7 + 14.1−30.6 ) μA =0.2 μA c )Ca l c ul el apot e nc i adi s i padae nc adar e s i s t ordee s t ec i r c ui t o.

P=R I

2

2 P1=( 1 K Ω )( 16.7 μA ) =0.2788 W 2 P2=( 120 Ω ) ( 14.1 μA ) =0.0238 W

P3=( 330 Ω ) ( 30.6 μA ) =0.3089 W 2

P4 =( 470 Ω ) (30.6 μA )2=0.44 W d)Cal c ul el apot e nc i ac ons umi dapore lc i r c ui t o.

P=VI

P= ( 0.2788 + 0.0238 + 0.3089 + 0.44 ) W =1.0515 W

Apl i c ac i ones Losc onc e pt osvi s t ose ne s t apr ác t i c a ,f r e c ue nt e me nt es eut i l i z anpa r ae lanál i s i sder e de s , yas e a( c omoe ne s t ec a s o) ,e l e me nt osl i ne al e s ;e sde c i r , r e s i s t or e sc uyasr e l a c i one sde vol t a j e c or r i e nt ec umpl e nc onl al e ydeOhm, oe nc i r c ui t osmá sc ompl e j os .

Conc l us i ón Fueal goc onf us oi nt e r pr e t arl ae c uac i ónde lc i r c ui t opa r aobt e ne rl asr e s i s t e nc i asi nt e r nas del asf ue nt e syl ade la mpe r í me t r o , de bi doaquel af or mul anoe sde lt odoe xpl í c i t a ,y a demáss is et omane nc uent al osval or e squeme di mos ,e s t ost i e ne nvar i a c i one sc on r e s pe c t oal osc ál c ul os . Es t oi mpi di óquel osc ál c ul oss epudi e r ande s ar r ol l arde lt odobi e n. Sabe mosquel ar e s i s t e nc i ai nt e r nade la mpe r í me t r oe s t áporde ba j ode1 Ω, pa r aquec on e s t onos eal t er e nl a sme di c i one sdef or mas us t anc i al ;s i ne mba r goyanos er e al i zól a de mos t r ac i ónt eór i c ade bi doal as i t uac i ónant e se xpue s t a . Alr e al i zarl apr ác t i c anosdi mosc ue nt aquee sne c e s ar i ove r i fic arquel osc a bl e sque us amost e nga nc ont i nui dad, c one lMul t í me t r o;a s íc omot ambi é nve r i fic are lbue n f unc i onami e nt odel asf ue nt e sdevol t a j epar apode rr e al i zare le xpe r i me nt oc omos e mar c a . Enc uant oal a sl e ye sdeKi r c hhofe sr e l a t i va me nt ef ác i lde mos t r a r l as , ade má sdeques on degr anut i l i dade ne le s t udi odel osc i r c ui t ose l é c t r i c os , ygr a c i a sae s t as epue deve rl a di r e c c i ónquet omal ac or r i e nt ee nc i e r t asr a ma sde lc i r c ui t o.Bá s i c a me nt epar ae nt e nde r

e s t asl e ye se sne c e s ar i oques eobs er veunbue ndi a gr amade lc i r c ui t o ,yquee s t ec ont e nga l oss ufic i e nt e sde t al l e spar adarpors e nt adoques eapl i c anl asl e ye sdel ac ons e r vac i ónde l ac ar gayl ac ons e r va c i óndel ae ne r gí a ....