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OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Demostrar experimentalmente que la suma algebraica
de las diferencias de potencial en una malla es nula,
así como también lo es la suma algebraica de las
corrientes que coinciden en un nodo.
Inferir las leyes de Kirchhoff a partir de resultados
experimentales.
OBJETIVOS PARTICULARES
El alumno será capaz de:
Armar los circuitos eléctricos para determinar el
comportamiento de las variables eléctricas.
Utilizar el multímetro para medir los voltajes y
corrientes eléctricas.
Obtener el error porcentual de las variables medidas y
calculadas.
Marcas de polaridad: Las marcas de polaridad son dos
signos, positivo y negativo, que se anotan en las terminales de
un elemento, al dibujar el diagrama de un circuito, con el
propósito de indicar qué punto tiene mayor potencial eléctrico
con respecto al otro. El signo positivo corresponde al de
mayor potencial.
Caídas del voltaje: Cuando circula una corriente I a través
de una resistencia, se sabe por ley de Ohm que el voltaje a
través de la resistencia es igual a (RxI). Este voltaje R X I a
través de cada resistencia, se conoce como “la caída de voltaje
o diferencia de potencial”.
Reglas de Kirchhoff
 La suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la
suma de las corrientes que salen de él. Conservación de la
carga(en un sistema cerrado la carga se conserva).
I
entrantes
  I salientes
 La
suma de las fuerzas electromotrices es igual a la suma de
las caídas de tensión en una malla. Conservación de la
energía(en una malla no se puede consumir ni más ni menos
energía que la que es suministrada por las fuentes).
En otras palabras, la suma algebraica de las diferencias de
potencial en todo circuito cerrado es nula.
 fem   IR 
CONEXIÓN SERIE
DE RESISTENCIAS
IDENTIFICACION DE LOS NODOS
EN EL EJE VERTICAL (Y) Y HORIZONTAL (X)
CONEXIÓN
PARALELO DE
RESISTENCIAS
Todos los nodos
Están cortocircuitados
En vertical o eje Y
Todos estos nodos
Están cortocircuitados
En vertical o eje X
Fuentes de FEM
Quién genera el movimiento de cargas? La diferencia de
potencial eléctrico
Fuente de voltaje: son dispositivos que proveen la energía
potencial eléctrica necesaria para mantener el flujo de
cargas a través de un circuito. La energía potencial por
unidad de carga disponible entre los extremos de la fuente
suele llamarse fuerza electromotriz o fem(ε).
Aplicando el teorema de malla,
empezando en b y siguiendo las
manecillas del reloj, se obtiene:
ε
-ε +ir +iR = 0 y i =
r+R
La energía eléctrica que consume un circuito eléctrico es igual al
trabajo hecho por la fuente de fem para establecer una
diferencia de potencial entre los extremos del circuito.
Su ecuación es: W = V●i●t (Joule)
[ J = V● A ● S]
Medición de Corriente y
Voltaje
Para medir la corriente
en la Resistencia se
desconecta el circuito.
Para medir el voltaje
en la Resistencia no se
desconecta el circuito
En mA usar la escala
máxima; En caso de analizar
si la siguiente medida se
llegase a pasar cambiar a
Amperes pero antes regresar
a 0 volts la fuente.
Actividad 1. Circuito de resistores en serie.
Para tres resistores de 18, 22 y 27 [] en
serie conectados a una fuente de 12 [V],
determine de manera teórica las
corrientes y los voltajes en cada
elemento.
También
determine
la
resistencia equivalente,
Es un circuito serie con un solo lazo
que ofrece un único camino para la
trayectoria de corriente; esto es que
tiene una malla cerrada.
Actividad 1. Circuito de resistores en serie.
Empleando el equipo y material propuesto, diseña un
circuito en serie, Arme dicho circuito en el protoboard,
sin conectar la fuente, obtenga el valor del resistor
equivalente con el óhmetro; después conecte la fuente y
aplique 12 Volts; Realiza las mediciones de diferencia
de potencial y la corriente en cada elemento.
Proporcione el porciento de error.
Material a utilizar: ver práctica.
Voltaje
calculado
[V]
R1(18Ω)
3.22 V
0. 179A
R2(22Ω)
3.93 V
0.179A
R3(27Ω)
4.83 V
0.179 A
Req
calculada:
Voltaje
medido[V]
%e
Resistor
67 Ω
Corriente
calculada
[A]
Req
medida
Corriente
medida [A]
%e
%e
Actividad 2. Circuito de resistores en paralelo.
Para tres resistores de 330, 470 y 1000
[] en paralelo conectados a una fuente
de 12 [V], determine de manera teórica
la resistencia equivalente, las corrientes
y los voltajes en cada elemento.
Circuitos con un solo nodo se caracterizan por
tener un nodo donde entra la corriente y por otro
por donde sale; con solo estudiar uno de ellos se
obtiene la ecuación necesaria y suficiente para
hallar las corrientes que fluyen en el circuito
Actividad 2. Circuito de resistores en paralelo.
Empleando el equipo y material propuesto, diseña un
circuito en paralelo; Arme dicho circuito en la
protoboard; sin conectar la fuente, obtenga el valor
del resistor equivalente con el óhmetro; después
conecte la fuente y energízalo a 12 Volts; Realiza las
mediciones de la diferencia de potencial y la
corriente en cada elemento. Proporcione el porciento
de error.
Material a utilizar: Ver práctica.
Resistor
Voltaje
calculado
[V]
Voltaje
medido
[V]
% Corriente calculada
e [mA]
R1(330Ω)
12 V
I1=IR1 =36.36 mA
R2(470Ω)
12 V
I2=IR2=25.53mA
R3(1000Ω)
12 V
I3=IR3=12.00 mA
Corriente
medida [mA]
%
e
Ieq.Calculada:73.89mA
Req.Calculada:162.4Ω
%
e
Req.Medida
Actividad 3 Circuito mixto de resistores
Empleando el equipo y material propuesto, diseña un
circuito en serie-paralelo; Arme dicho circuito en la
protoboard; sin conectar la fuente, obtenga el valor
del resistor equivalente con el óhmetro; después
conecte la fuente y energízalo a 15 Volts; Realiza las
mediciones de la diferencia de potencial y la
corriente según tabla. Proporcione el porciento de
error.
Resistor
Voltaje
Voltaje
calculado(V) medido(V)
R1= 120Ω
VR1= 8.43
IR1=0.0703
R2 = 120Ω
VR2= 6.56
IR2= 0.0546
R3 = 150Ω
VR3= 2.34
------
R4 = 120Ω
--------
IR4=0.0156
R5 = 150Ω
--------
IR5=0.0156
Requiv.
Calculada(Ω):
213.34 Ω
% Corriente
e calculada
(A)
Requiv
Corriente
medida
(A)
Medida(Ω)
%
e
Actividad 3 Circuito mixto de resistores
LCK n-1= Ecuación
independiente.
Donde n= #nodos independientes.
LKV m - [n - 1]
Donde m = # ramas principales.
Rama: es un elemento con 2
terminales.
Nodo: Puntos de unión
Nodo principal: Unión de mas de
3 elementos.
-Marcas de polaridad
-diagrama eléctrico
Rama
Principal:
una rama
principal une
a 2 nodos
principales
adyacentes.
Actividad 4. Aplicación de las Leyes de Kirchhoff
6.3v
0.25A
Considerando los valores nominales de
voltaje y corriente (datos del fabricante), de Actividad 4. Aplicación de las
los focos proporcionados por el alumno
Leyes de Kirchhoff
(uno de 6.3 [V] y otro de 2.2 [V]), realiza los
cálculos necesarios
(resistencia y
potencia), para encontrar el resistor que
permita el funcionamiento correcto e
independiente de cada foco. El valor de la
diferencia de potencial proporcionada por
la fuente, será de 12 Volts. Arma el
circuito en el protoboard energízalo.
VOLTAJE
(V)
VR1 (V)
VR2 (V)
CALCULADO
(V)
VR1= 9.8 V
MEDIDO
(V)
%e
VR2= 5.7 V
CORRIENTE (A)
IR1 (A)= 0.25 A
IR2 (A)= 0.25 A
ITOTAL (A)= 0.5 A
CORRIENTE %
(A) MEDIDA e
Ejercicio para el alumno
Resistencia Eléctrica
En una resistencia siempre la corriente va del
punto de alto voltaje (+) al punto de menor
voltaje (-), esto significa que la resistencia es
siempre un elemento pasivo. Si cambia la
polaridad del voltaje entonces cambia el
sentido de la corriente. La unidad de medida
de resistencia es el ohms: ; de la formula de
la ley de Ohm se tiene:
La diferencia de potencial V en los extremos de la
resistencia de Carga se llama caída externa de
potencial (IR)
Malla
Una malla es cualquier trayectoria cerrada de la red; en la figura 1
se observa un circuito cerrado, en el cual se ha establecido el
sentido de corriente y posteriormente el sentido de corriente en las
fuentes de voltaje independientes.
Nota: En este circuito la polaridad de E1 coincide con el sentido de
corriente(I), por lo tanto es positiva(la polaridad de E1 se indica
con la flecha); En E2 la polaridad es opuesta a I, por lo tanto es
negativa.
a + R1 - + R2 Empiezo a
partir del
nodo a
E1
+
-
I
+
-
E2
+IR1 + IR2 + E2 = E1 – E2
Nodo
Un nodo es un punto común a dos o más elementos del circuito.
Si a un nodo se unen tres o más elementos, se llama “nodo
principal” a cada nodo puede asignársele un número o letra. En
la figura 2 son nodos 1,2,A y B, donde A y B son nodos
principales.
A
1
E1
+
-
I1
2
I2
R 3 I3
B
Nodo A I1 – I2 – I3 = 0
+ E2
-
Medición de resistencia eléctrica
Para esta medición se deberá de utilizar un ohmétro con rango
adecuado. El instrumento de medición primeramente con el
selector se debe seleccionar en donde indique el símbolo de ohms
Ω y conectar los cables de prueba de acuerdo a las instrucciones,
se procede a conectar los cables en los extremos de la resistencia
que se va a medir.
En la carátula del instrumento se indicará el valor de la resistencia
medida. Es muy importante que cuando se efectué la medición de
la resistencia, esta debe estar desenergizada, de lo contrario
pudiera provocar un cortocircuito.
22
Ω
Óhmetro
Lectura: 22Ω
Medición de Voltaje
Para esta medición se deberá utilizar un voltmetro con un rango
de voltaje adecuado al voltaje nominal. El instrumento de
medición primeramente con el selector se debe seleccionar en
donde indique el símbolo V(volts) de corriente alterna ó directa y
conectar los cables de prueba de acuerdo a las instrucciones, se
procede a conectar los cables en la parte del circuito eléctrico que
se desee conocer el voltaje y en la carátula del instrumento se
15
indicará el valor del voltaje medido.
Su
forma
de
conectar
es
en
paralelo
con
respecto al circuito
que se va a medir así
mismo
en
esta
medición
no
se
desconecta
el
circuito.
Voltímetro
Lectura 15 volts
V
+
I-corriente eléctrica
+ -
-
Medición de corriente eléctrica
Para esta medición se deberá
utilizar un amperímetro con un rango
adecuado a la corriente nominal. El instrumento de medición
primeramente con el selector se debe seleccionar en donde indique el
símbolo A(amperes) de corriente alterna ó directa y conectar los cables
de prueba de acuerdo a las instrucciones, se procede a conectar los
cables en serie con la parte del circuito eléctrico que se desee conocer la
corriente eléctrica. Se debe conocer el rango de corriente que puede
medir el instrumento de medición al conectarlo en serie, de lo contrario
puede ocasionar un desperfecto en el instrumento de medición. En la
carátula del instrumento se indicará el valor de la corriente medida en
amperes ó miliamperes.
0.25
A
Para medir la
corriente
eléctrica
se
desconecta
el
circuito
+
+
++ -_
Amperímetro
Lectura : 0.25 Amperes
_
I-corriente eléctrica
Medición de corriente eléctrica
Lo concerniente a la escala ó rango del amperímetro tenemos:
Para medir la corriente eléctrica en puntos tales como a, b, c y d
de las figuras, es necesario abrir el circuito e intercalar el
amperímetro en el punto, de modo que la corriente que haya
medirse pase a través del aparato como se indica en las figuras.
m
m=mili= 0.001
1miliamperes(mA)=0.001 Amperes
m