Download 4. Introducción a la electricidad

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
Instituto de Ciencias Físicas
Informe: INTRODUCCION A LA
ELECTRICIDAD
OBJETIVOS
a) Conocer símbolos y notación de equipo de equipos y materiales comúnmente
usados en el laboratorio.
b) Aprender a conectar el voltímetro y amperímetro.
c) Realizar ejercicios de conexión serie y paralelo.
RESUMEN
En esta práctica de introducción a la electricidad se realizaron varios
experimentos, con el fin de entender mejor lo que es la corriente eléctrica,
para esto se realizó diferentes combinaciones de conexiones con
bombillos (focos) en un circuito eléctrico.
También se estudió la simbología y notación de materiales y equipos
eléctricos que comúnmente son usados en el laboratorio de electricidad.
Se procedió a realizar el primer tipo de conexión de bombillos, en serie,
para la cual se realizan mediciones de voltaje en cada bombillo y la
corriente en el circuito. Además se registraba las observaciones de cuando
se retiraba un bombillo del circuito.
Se procedió a realizar el segundo tipo de conexión, en paralelo, y se
realizaron las mismas mediciones.
Además se realizaron conexiones mixtas combinando los dos tipos de
circuitos anteriores y se registró las observaciones de cuando se retiraba
un bombillo del circuito.
ABSTRACT
In this practical introduction to electricity several experiments were conducted in
order to understand better what is the electric current, this was done for different
combinations of connections bulbs (bulbs) in an electrical circuit.
We also studied the symbology and notation of electrical materials and equipment
that are commonly used laboratory electricity.
We proceeded to make the first connection type bulbs in series, for which
measurements are made in each bulb voltage and current in the circuit. It also
recorded observations as he left a light bulb circuit.
The procedure to perform the second type of connection, in parallel, and the same
measurements were performed.
Furthermore mixed connections were made by combining the above two types of
circuits and observations were recorded when a bulb is removed from the circuit.
INTRODUCCIÓN
Corriente eléctrica
Siempre que se desplazan cargas del mismo signo, se dice que existe una
corriente. Con objeto de definir la corriente con más precisión, supóngase que
las cargas se desplazan en sentido perpendicular a una superficie de área A.
La corriente es la razón a la que la carga fluye a través de esta superficie. Si
ΔQ es la cantidad de carga que pasa a través de ésta área en un intervalo de
tiempo Δt , la corriente I , es igual al cociente de la carga entre el intervalo de
tiempo:
Formula 1.
La unidad del SI de corriente es el ampere (A):
1A = 1C /s
Así pues, 1 A de corriente equivale a 1 C de carga que pasa a través del área
de sección transversal en un intervalo de tiempo de 1 s.
Cuando fluyen cargas a través de una superficie, pueden ser positivas,
negativas o ambas cosas. Por convención, se asigna a la corriente la misma
dirección que tiene el flujo de carga positiva. En un conductor ordinario, como
el cobre, corriente se debe al movimiento de los electrones, que tienen carga
negativa y además fluyen en dirección opuesta a la de la corriente
convencional. La corriente convencional siempre va de un potencial alto a un
potencial bajo.
Medición de corriente y voltaje
Las corrientes y los voltajes se miden con amperímetros y con voltímetros,
respectivamente.
Un voltímetro es un dispositivo para medir voltaje que debe ser conectado en
paralelo.
Dos o más componentes están conectados en paralelo siempre que en cada
uno de ellos exista la misma diferencia de potencial eléctrico (voltaje).
Si no se tiene claro el concepto de voltaje, puede comparárselo con lo que es
en Hidráulica la caída de presión, esto es a medida que se consuma el caudal
de agua se produce una disminución de presión en el sentido del flujo.
Los fabricantes diseñan los voltímetros con una resistencia interna (RV)
grande, para poder limitar la corriente que debe circular por el galvanómetro.
Un amperímetro es un dispositivo para medir corriente, que debe ser
conectado en serie.
Dos o más componentes están conectados en serie, siempre y cuando por
estos circule la misma corriente eléctrica.
En un circuito hidráulico el caudal es la analogía de lo que es la corriente en un
circuito eléctrico. Ejemplo: el caudal total que suministra una estación de
bombeo es igual a la suma de los caudales que recibe cada centro de
consumo.
Así la corriente que suministra una fuente es igual a la suma de las corrientes
que recibe cada carga (lámpara, motor, etc.).
EQUIPOS Y MATERIALES






Fuente regulable de voltaje DC
Voltímetro
Amperímetro
Interruptor
Bombillos
Cables de conexión
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Circuitos en serie
Monte el circuito de la figura. ¿Qué sucede si se quita uno de los
bombillos? Registre sus observaciones
Mida el voltaje en cada bombillo y la corriente que circula por el
circuito (asegúrese de conectar correctamente los instrumentos)
Figura 1. Circuito
en serie
2. Circuitos en paralelo
Monte el circuito de la figura. ¿Qué sucede si se quita uno de los
bombillos? Registre sus observaciones
Mida el voltaje en cada bombillo y la corriente que circula por el
circuito (asegúrese de conectar correctamente los instrumentos)
Figura 2. Circuito
en paralelo
3. Circuitos mixtos
Hay varias formas de combinar los dos tipos los dos tipos de
circuitos anteriores:
- Monte un circuito con dos bombillos en serie y uno en paralelo
- Monte un circuito con dos bombillos en paralelo y uno en serie.
¿Qué sucede si se quita uno de los bombillos? Registre sus observaciones.
DATOS Y RESULTADOS
a) Circuitos en serie
a1) Observaciones al retirar uno de los bombillos
Al retirar un bombillo, se apagan todos los focos restantes, esto
sucede debido a que la conexión como es en serie si retiro un
bombillo la corriente se ve interrumpida o no hay paso de corriente,
lo que hace que el resto de los bombillos se apaguen.
a2) Anote los valores de voltaje y corriente medidos
Tabla 1. Mediciones de cada bombillo
VOLTAJE
CORRIENTE
L1
0.90±0.05 V
(1.6±0.2)*10-3 A
L2
0.80±0.05 V
(1.6±0.2)*10-3 A
L3
0.99±0.05 V
2.69 V
(1.6±0.2)*10-3 A
Imagen 1. Circuito en serie encendido
b) Circuitos en paralelo
b1) Observaciones al retirar uno de los bombillos
Si retiro un bombillo los demás siguen encendidos, esto sucede porque la
conexión es en paralelo y comparten la misma cantidad de voltaje, pero cada
bombillo tiene diferente corriente y por eso no se apagan si retiro uno. Aparte
se nota que al retirar un bombillo los demás focos aumentan la intensidad de
luz emitida, lo que me indica que aumenta su voltaje en esos bombillos.
b2) Anote los valores de voltaje y corriente medidos
Tabla 2. Mediciones de cada bombillo
VOLTAJE
CORRIENTE
L1
2.10±0.05 V
(2.2±0.2)*10-3 A
L2
2.10±0.05 V
(2.0±0.2)*10-3 A
L3
2.10±0.05 V
(2.0±0.2)*10-3 A
6.2 *10-3 A
Imagen 2. Circuito en paralelo encendido
c) Circuitos mixtos
Circuito 1)
+
_
Figura 3. Circuito
mixto 1
Observaciones al retirar uno de los bombillos con dos en serie y uno en
paralelo.
Si retiro un bombillo que esta en serie, se apaga el otro bombillo que esta
en serie, y el que esta en paralelo sigue encendido.
+
_
Figura 4. Circuito
mixto (sin un
bombillo-serie)
Ahora si retiro el bombillo que esta en paralelo, los dos que están en serie
siguen encendidos.
Figura 5. Circuito
mixto (sin un
bombillo-paralelo)
+
_
Imagen 3. Circuito
mixto 1 encendido
Imagen 4. C1 sin un
bombillo-serie
Imagen 5. C1 sin un
bombillo-paralelo
Circuito 2)
+
_
Figura 6. Circuito
mixto 2
Observaciones al retirar uno de los bombillos con dos en paralelo y uno en serie.
Si retiro un bombillo que esta en paralelo, los dos bombillos restantes
quedan en serie y permanecen además sus intensidades de luz se igualan.
+
_
Figura 7. Circuito
mixto 2 (sin un
bombillo-paralelo)
Si retiro el único bombillo que esta en serie, los bombillos restantes que
están en paralelo se apagan porque no hay paso de corriente.
+
_
Imagen 6. Circuito
mixto 2 encendido
Figura 7. Circuito
mixto 2 (sin un
bombillo-serie)
Imagen 7. C2 sin un
bombillo-paralelo
DISCUSION
Aprendimos a realizar las conexiones correctas del voltímetro que mide el
voltaje, para realizar esta medición se debe hacer en paralelo al circuito a
la resistencia a ser medida, por otra parte está el amperímetro que mide
la corriente eléctrica, y para realizar esta medición debe estar en serie con
el circuito, además nos dimos cuenta que estos equipos tienen una
resistencia lo cual produce que el voltaje que entrega la fuente de voltaje
no sea entregada totalmente al circuito. Por ende hay una caída de
voltaje.
También pudimos diferenciar los tipos de circuitos como los de serie que
tienen la misma corriente eléctrica y diferente cantidad de voltaje por
cada resistencia, por otro lado está la conexión en paralelo que tiene el
mismo tipo de voltaje pero diferente corriente eléctrica por cada
resistencia o bombillo
ANALISIS
a) En el circuito serie, ¿cuál es la caída de potencia total a través de
los tres bombillos?
El valor del voltaje proporcionado al circuito es de (2.80±0.05) V, y la suma
de los voltaje medidos en cada uno de los bombillos es de (2.70±0.05) V.
Entonces hay una caída de potencial de → 2.80 - 2.69 = (0.11±0.05) V.
b) En el circuito paralelo, ¿cuál es la corriente total que entrega la
fuente?
La corriente total es de (6.2±0.2) *10-3 A, distribuidas de manera uniforme
en los bombillos.
c)
Se encuentra con dos series de navidad de tres luces. Para la serie
A, cuando se quita un foco (o se funde), los focos restantes permanecen
iluminados. Para la serie B, cuando un foco se quita, los restantes no
funcionan. Explique la diferencia en el alambrado de las dos series.
La serie A esta en conexión paralelo lo que hace que sigan encendidos el
restantes de focos, mientras que en la serie B esta en conexión serie lo
que hace que se apaguen el restante de focos.
CONCLUSIONES
• Después de realizar los diversos experimentos en esta práctica, se
identificaron los distintos materiales y equipos eléctricos que
comúnmente se usan en el laboratorio.
• Aprendimos a usar el voltímetro y amperímetro a lo largo de la práctica,
ya que al uno hay que conectarlo en paralelo y al otro en serie.
• Se estudiaron las diferentes conexiones de bombillos, como lo son
conexiones en serie, conexiones en paralelo, y conexiones mixtas.
• Se comprobó experimentalmente que en un circuito serie, las corrientes
que pasan a través de cada bombillo es la misma que entrega la fuente en
el circuito y que la caída de voltaje total es igual a la suma de los voltajes
de cada bombillo y debe ser igual al voltaje entregado por la fuente en el
circuito.
• En la conexión paralelo, se pudo comprobó que la diferencia de
potencial en cada bombillo era el mismo al que entregaba la fuente en el
circuito. Además la corriente total que entrega la batería era igual a la
suma de las corrientes individuales que pasan a través de cada bombilla.
• En las conexiones mixtas, también se comprobó los enunciados
anteriores.
• En conclusión la práctica fue exitosa porque se lograron todos los
objetivos y se comprobaron todas las leyes y definiciones estudiadas.
RECOMENDACIONES
Se requiere tener bien hechas las conexiones antes de encender los
equipos.
Tener cuidado con el trato de los equipos y materiales.
BIBLIOGRAFIA
Guía de Laboratorio de Física C. ICF - ESPOL. Revisión IV
SERWAY, Raymond. Física, Edic. 5, Pearson Educación, México, 2001.
SERWAY, Raymond A, Física, vol II. Edit. McGraw-Hill, tercera edición
revisada, 1993