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LABORATORIO DE ELECTRONICA
INFORME 1: Análisis de circuitos resistivos
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Objetivos:
1. Familiarizarse con el uso del instrumento de medición
2. Familiarizarse con el uso del instrumento del osciloscopio
3. Analizar las relaciones entre voltaje y corriente en los circuitos resistivos
Marco teórico:
Un circuito eléctrico es un conducto que facilita la transferencia de carga desde un punto a otro. Las
siguientes unidades físicas explicadas, están presentes en el circuito:





Carga es una propiedad eléctrica de las partículas atómicas de las que se compone la
materia, es medida en Coulombs ( C ).
Corriente eléctrica: es la velocidad de cambio de la carga respecto al tiempo, medida en
Amperes (A).
Tensión es la energía requerida para mover una carga unitaria a través de un elemento,
medida en volts (V).
Potencia es la variación respecto del tiempo de energía o absorción de la energía, medida
en watts (W).
Energía es la capacidad para realizar trabajo, medida en joules(J).
El circuito eléctrico se compone de:
Ramas: representa un solo elemento, como una fuente de tensión o un resistor.
Nodos: es el punto de conexión de 2 o más ramas.
Lazo: es cualquier trayectoria cerrada en un circuito.
La clasificación del circuito eléctrico es por:
Señal:
Circuitos en corriente continua: la corriente mantiene su magnitud a lo largo del tiempo.
Circuitos en corriente alterna: varía cíclicamente la corriente eléctrica.
Configuración:
El circuito en serie es una conexión en la que los bornes de los dispositivos se conectan
secuencialmente.
𝑉𝑇 = 𝑉1 + 𝑉2 +. . 𝑉𝑁
𝐼𝑇 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼𝑁
𝑅𝑇 = 𝑅1 + 𝑅2 + . . . 𝑅𝑁
El circuito en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos
conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.
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𝑉𝑇 = 𝑉1 = 𝑉2 = 𝑉𝑁
𝐼𝑇 = 𝐼1 + 𝐼2 + . . . 𝐼𝑁
1
1
1
1
=
+
+..
𝑅
𝑅1 𝑅2
𝑅𝑁
Dispositivos o componentes eléctricos:
Un elemento activo es capaz de generar energía, en cambio un elemento pasivo no puede generarla,
aunque hay algunos elementos pasivos que son capaces de almacenar energía. Los elementos
activos son: baterías, generadores y los modelos del transistor. Los tres elementos pasivos comunes
son los resistores, los capacitores y los inductores.
Resistor
es
un
componente
electrónico diseñado
para
eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico.
introducir
una resistencia
La resistencia eléctrica es la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través
de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio (Ω). Para un
conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente fórmula:
Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material,
es la longitud del cable
y S el área de la sección transversal del mismo.
Leyes fundamentales de los circuitos eléctricos
Ley de Ohm
El principio fundamental utilizado en los circuitos eléctricos, es la Ley de Ohm, recibe este nombre
del físico alemán Georg Simon Ohm, quien estableció la relación voltaje-corriente para la resistencia,
como resultado de su gran descubrimiento, la unidad de resistencia lleva su nombre.
𝑉 = 𝐼𝑅
Ley de Kirchhoff
Fue introducida en 1847 por el físico alemán Gustav Robert Kirchhoff (1824 – 1887), se les conoce
como la ley de corriente de Kirchhoff y la ley de voltaje de Kirchhoff.
Ley de corriente de Kirchhoff (LCK), se basa en la ley de la conservación de la carga, y establece
que la suma algebraica de las corrientes que entran a un nodo es cero.
𝑁
∑ 𝑖𝑛 = 0
𝑛=1
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También es la suma de las corrientes que entran a un nodo es igual a la suma de las corrientes que
salen de él
Ley de tensión de Kirchoff (LTK), se basa en el principio de la conservación de la energía, y establece
que la suma algebraica de todas las tensiones alrededor de una trayectoria cerrada es cero.
𝑀
∑ 𝑣𝑚 = 0
𝑚=1
De una forma más sencilla de entender, es que la suma de caídas de tensión es igual a la suma de
aumentos de tensión.
Utilizando la ley de Ohm y la ley de Kirchhoff, sirven de base para los análisis de resolución de
incógnitas presentes en el circuito.
Análisis de Nodo
Las variables en el circuito se eligen como los voltajes de nodos. Para resolver un circuito con análisis
nodal, se debe saber que:
El número de nodos de no referencia es igual al número de ecuaciones independientes que
se derivara.
Aplicar la LCK a cada uno de los nodos de no referencia, y utilizar la ley de Ohm para
expresar las corrientes de rama en términos de tensiones de nodo.
La corriente fluye de un potencial mayor a un potencial menor en un resistor.
Análisis de Malla
Determina las corrientes de malla en el circuito.
Una malla es un lazo que no contiene algún otro lazo dentro de ella.
Para resolver un circuito con el análisis de malla, hay que tener presente:
La dirección de la corriente de lazo es arbitraria.
Asignar las corrientes de lazo a los n lazos.
Aplicar LTK a cada uno de los n lazos. Use la ley de Ohm para expresar las tensiones en
términos de las corrientes de lazo.
Resolver las ecuaciones simultáneas resultantes para obtener las corrientes de lazo.
El análisis de malla y lazo son muy utilizadas en los circuitos eléctricos, pero son usadas como
resolución de incógnitas para otras técnicas de resolución de circuitos.
Técnicas adicionales de resolución de circuitos
Principio de superposición
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Establece que la tensión entre los extremos de un elemento en un circuito lineal es la suma
algebraica de las tensiones a través de ese elemento debido a que cada fuente independiente actúa
sola.
Teorema de Thevenin
En un circuito lineal de dos terminales puede reemplazarse por un circuito equivalente que consta
de una fuente de tensión 𝑉𝑡ℎ en serie con un resistor 𝑅𝑡ℎ donde 𝑉𝑡ℎ es la tensión de circuito abierto
en las terminales y 𝑅𝑡ℎ es la entrada en los terminales cuando las fuentes independientes se apagan.
Teorema de Norton
En un circuito lineal de dos terminales puede reemplazarse por un circuito equivalente que consta
de una fuente de corriente 𝐼𝑆𝐶 en paralelo con un resistor 𝑅𝑁 donde 𝐼𝑆𝐶 es la corriente de cortocircuito
a través de las terminales y 𝑅𝑁 es la resistencia equivalente en las terminales cuando las fuentes
independientes están desactivadas.
La resistencia de Norton y Thevenin son iguales, 𝑅𝑁 = 𝑅𝑡ℎ .
Máxima Potencia
Transferimos a la carga cuando la resistencia de carga es igual a la resistencia de Thevenin vista
desde la carga 𝑅𝐿 = 𝑅𝑡ℎ .
Equipos y materiales utilizados:
En la primera practica del laboratorio de electrónica, se utilizaron los siguientes equipos para medir
los valores de voltaje y corriente, de un circuito resistivo. Los equipos y materiales utilizados:
-
Fuente de voltaje
-
Multímetro digital
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-
Osciloscopio
-
Generador de Señales
Procedimiento:
1. Medición de Voltaje
a) Arme el circuito que se muestra en la figura
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b) Ajuste sin carga el valor de la fuente
c) Energice el circuito y mida los voltajes necesarios para llenar la siguiente tabla:
[𝑉]
𝑉𝑎𝑏
𝑉𝑏𝑐
𝑉𝑎𝑑
Medido
4.61
8.83
7.75
Calculado
2.951
5.534
5.165
% de Error
56.21
59.55
50.04
2. Medición de Voltaje
a) Arme el circuito que se muestra en la figura
𝑉𝑏𝑑
3.41
2.214
54.01
𝑉𝑐𝑑
5.22
3.32
57.22
b) Con el circuito abierto ajuste la fuente
c) Energice el circuito y mida los voltajes necesarios para llenar la siguiente tabla:
[𝑚𝐴]
𝐼𝑜
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𝐼1
𝐼2
𝐼3
𝐼4
𝐼5
𝐼6
𝐼7
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Medido
43
25.2
17.8
43.1
13
Calculado 27.17
16.302
10.868
27.17
8.36
% de
58.26
54.58
63.78
58.63
55.50
Error
3. Osciloscopio
a) Describir las características del osciloscopio
19.5
12.54
55.50
9.6
6.27
53.11
43.1
27.17
58.63
El osciloscopio es un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en
el tiempo.
El eje vertical, es denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado
X, representa el tiempo.
El osciloscopio, realiza las siguientes funciones:






Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal.
Determinar indirectamente la frecuencia de una señal.
Determinar que parte de la señal es DC y cual AC.
Localizar averías en un circuito.
Medir la fase entre dos señales.
Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.
b) Controles
En la siguiente figura se representan estos controles distribuidos en cinco secciones:
1. Vertical.
2. Horizontal.
3. Disparo.
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4. Control de la visualización
5. Conectores.
c) Calibración
Se enciende, para evitar daños al equipo, se muestra un pequeño algoritmo de cómo hacerlo y para
tener su correcto funcionamiento:








Leer el manual del equipo.
Ajustar los controles de posición vertical y horizontal a sus posiciones medidas aproximadas
(si es un O. analógico).
Asegurar que el interruptor de potencia está apagado y el control de ajuste de intensidad
está en el nivel más bajo.
Asegurarse que el interruptor de modo de disparo este en AUTO.
Conectar el cable de AC.
Llevar la línea al centro de la retícula del osciloscopio.
Dar el enfoque adecuado a la línea de la señal
Empezar a usar el osciloscopio.
Al estar encendido el osciloscopio se deben ajustar los siguientes parámetros:
1. Poner el selector de canal 1, en GND-Raw, luego regular la intensidad de “Haz” y este se
regula por medio de ajuste de intensidad.
2. Ajustar el “Haz” de rotación, se utiliza un desarmador de precisión y es posicionado en el
tornillo de ajuste de Haz y después girarlo hasta que la línea de la pantalla se encuentre
totalmente horizontal
3. Conectar la sonda de canal, al canal que se va a utilizar, luego colocamos la terminal
indicada (color rojo) a la salida de referencia del osciloscopio, la terminal de color negro se
coloca en la terminal de tierra física.
4. Podre ver como se mueve la perilla calibradora de voltaje de ajuste fino, se puede variar el
voltaje, para poder calibrarlo.
5. Utilizando la perilla de Volt/Div. Esta me permite variar, la señal de onda cuadrada que entra
por el canal que se está utilizando, es ajustada, moviendo Tiempo/División, y me permite
mover la señal en el eje de la X.
6. Variando la perilla de ajuste fino, esta me permite ver la señal en el eje de Y, y con ella
posicionarla en la referencia que necesito ponerla, esto facilita la toma de mediciones que
quiero obtener.
7. Ajustando la perilla de Time/División, esta nos permite mover la señal cuadrada en el eje de
las X, con la intención de obtener un periodo completo en la pantalla con la finalidad de
obtener el tiempo.
d) Aplicación como instrumento de medición
Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y lo utilizan desde técnicos de
reparación de televisores hasta médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de
fenómenos, provisto del transductor adecuado será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo
cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.
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Respuestas:
a) Enumere los diferentes elementos usados en el laboratorio y señale brevemente sus
características y su símbolo eléctrico
Resistor:
Es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus
terminales aparezca una diferencia de tensión.
Se utilizó una resistencia de 0.5 W, aunque hay de mayor potencia y su tamaño aumenta.
Multímetro: es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes
eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias,
capacidades y otras.
Transformador:
un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico
de corriente alterna, manteniendo la potencia. En un transformador ideal, la potencia de
entrada es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño
porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño y tamaño, y entre otros factores.
b) Indicar qué clase de magnitudes se pueden medir con los instrumentos utilizados
Voltaje y amperaje de corriente continua o corriente alterna, y ohmios
c) ¿Cuál es el código de colores de las siguientes resistencias?
6.4𝐾𝛺: Azul, amarillo, rojo y dorado
3.3𝛺: Anaranjado, anaranjado, dorado y dorado
1.2𝐾𝛺: Café, rojo, rojo y dorado
0.35𝛺: Anaranjado, verde, plata y dorado
Conclusión:
Al llevar a cabo esta práctica, se pudo aclarar varias dudas acerca del tema, incluso al estar en la
práctica, se pudo comprobar que nunca va a ser lo mismo que en la teoría, esto es por las pérdidas
de energía u otros factores, tanto externos como internos; se pudo apreciar que se cumplió las leyes
fundamentales en el circuito eléctrico, la ley de Ohm y Kirchhoff, y también se puede aplicar alguna
técnica adicional de resolución de circuito(Teorema de Thevenin y Norton), esto lo aplico en la
resolución del cálculo de las incógnitas pedidas en la práctica.
Con la intervención del ayudante de catedra, se aprendió a como conectar los resistores en el
protoboard, a medir sus valores de corriente y voltaje, y a usar correctamente el multímetro.
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Recomendación:
Se debe tomar en cuenta las medidas de seguridad correspondiente, incluso siempre mantener el
debido cuidado para poder efectuar el trabajo dado, además de tener presente el mando de la
persona que este cargo para poder mantener un orden en la ejecución al manipular las máquinas
(fuente de voltaje con el transformador de 110V-12V AC), y no cometer fallos graves, y/o daños a
equipos.
Bibliografía:
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̵
Extraído el 01/11/14, recuperado de http://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asp
Colomer, Agustín Borrego (2007). Osciloscopio. Recuperado de
http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Uso-del-osciloscopio.php
López, Marco Antonio (2008). El osciloscopio. Recuperado de
http://osiloscopi0.blogspot.com/
Irwin, J. David (2008). Análisis básicos de circuitos en Ingeniería. México. Prentice-Hall
Hispanoamericana, S.A.
Alexander, Charles (2006). Fundamentos de circuitos eléctricos. Mexico. McGrawHill/interamericana Editores, S.A. de C.V.
Simulación:

Circuito 1

Circuito 2
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