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FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS LABORATORIO # NOMBRE DE LOS INTEGRANTES DEL GRUPO DE LABORATORIO PAULA ALEJANDRA ARGÜELLO HERNÁNDEZ. RAÚL ANDRÉS TORRADO LEÓN. OBJETIVOS
- Verificar de forma experimental los siguientes principios básicos de circuitos eléctricos: divisor de tensión en circuitos en serie, divisor de corriente en circuitos en paralelo y teorema de Tellegen. DIVISOR DE TENSION. La división de tensión se usa para determinar el voltaje de uno de los varios resistores que se han unido en un arreglo en serie, en términos del voltaje aplicado al circuito. Así, el voltaje presente en una de las resistencias es igual al voltaje total multiplicado por la resistencia de interés y dividido por la resistencia total del arreglo. La
ecuación 1 y 2, permiten determinar los voltajes de las resistencias R 1 y R 2 respectivamente. La ecuación
número 3, es en general para determinar el voltaje de una resistencia Rk en un arreglo en serie de N
resistencias. Figura 1. Divisor de Tensión DIVISOR DE CORRIENTE. En el divisor de corriente se tiene una corriente total que alimenta a varias resistencias en paralelo como se
observa en la figura 2. La ecuación 4 y 5, permiten determinar la corriente que pasa por la resistencia R 1 y R 2
respectivamente. La ecuación 6, permite determinar la corriente circularía por la resistencia Rk en un arreglo de
N resistencias en paralelo. TEOREMA DE TELLEGEN. El teorema de Tellegen establece la conservación de la potencia en un circuito, es decir que la suma de las potencias suministradas al circuito debe ser igual a las sumas de las potencias absorbidas en el circuito eléctrico. La única condición para aplicar este teorema es que el circuito cumpla las dos leyes de Kirchoff.
FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS Figura 2. Divisor de Corriente ELEMENTOS PARA LA PRÁCTICA
- 8 Resistencias de diferente valor a 1/2 watt - 1 Multímetro TRABAJO PREVIO
1. Diseñar un divisor de tensión, de modo que, con una tensión de entrada de V^ 0 =^ X^ Volts, donde X debe ser
mayor a 5 voltios, se obtengan dos (2) tensiones de salida V 1 y V 2 como se especifica en la figura 3. Se
debe obtener:
- Tension V 1 =
V 0
volts ±10%
- Tension V 2 =
V 0
volts ±10% Además, el circuito no debe tener más de 3 resistencias (usar valores comerciales para las resistencias), la
corriente total ( IT ) debe ser mayor a 50 mA y la potencia disipada por cada resistencia debe ser menor a 1/
Watt.
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- Implementar el circuito de la figura 3 en Proteus y comprobar que el diseño cumple todas las especificaciones, de lo contrario debe realizar nuevamente los cálculos. Adjuntar esquemático de la simulación en Proteus
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- Una pequeña señal de audio que sale de un reproductor de CD, está conectada a un amplificador estéreo fónico y luego a una bocina como se presenta en la figura 4. - Determinar el valor de la resistencia R de modo que el voltaje en la carga (RL) sea de 16 Volts - Calcular la potencia entregada a la bocina.
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- Implementar el circuito de la figura 4 en Proteus y comprobar el diseño. Validar la potencia obtenida en el numeral anterior. Adjuntar esquemático de la simulación en Proteus
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- Implementar el circuito eléctrico de la figura 3 en un Protoboard.
- Medir con un multímetro el valor de cada resistencia y determinar la tensión de cada una de ellas ( V Mul ).
- Con un amperímetro determinar la corriente que circula por las resistencias ( I Mul )
- Comprobar que la sumatoria de los voltajes de la resistencia debe ser igual al voltaje de la fuente. - Estimar el error entre el dato teórico y el experimental para la variable voltaje.
Error =
V Teórico − V Experimental
V Teórico
Resistencia Ω V^ Teorico V^ Mul I^ Mul Error Voltaje
R 1 33 Ω 3.567V 3.57V 0.11A 0.084%
R 2 27 Ω 2.919V 2.92V 0.11A 0.034%
R 3 51 Ω 5.513V 5.51V 0.11A 0.054%
Fuente V^ o 11.999V 12V 0.11A
- A partir de la tabla del numeral anterior determinar la potencia de los diferentes elementos (tener en cuenta el signo de la potencia de acuerdo a la convección pasiva). Comprobar el teorema de Tellegen, es decir que
la potencia suministrada ( PS ) es igual a la potencia consumida ( PC )
Resistencia P = VI
R 1 0.392Wc
R 2 0.321Wc
R 3 0.606Wc
V o 1.32Ws
Potencia suministrada ( PS ) 1.32Ws
FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS R/ Por estar en paralelo la corriente se divide; la resistencia RL, la cual es la de menor valor, es la que permite el mayor paso de corriente. El valor de la tensión es el mismo para ambas resistencias por estar ubicadas en paralelo.
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- Si RL = R 1 ¿cuál sería la corriente que circularía por cada una de ellas y qué relación tiene respecto a la
corriente total ( IT )?
R/ La corriente que circula por cada una de ellas es la misma y toma el valor de la corriente total dividida en dos, para este caso el valor de la corriente que circula por las resistencias es de 0.06A.
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- Comprobar que la corriente total es igual a la suma de las corrientes I 1 a I 4.
- Estimar el error entre el dato teórico y el experimental para la variable corriente. Figura 5. Divisor de Corriente
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Resistencia Ω I Teorico I Mul V Mul Error Corriente
R 1 33 Ω 0.253A 0.25A 8.35V 0.
R 2 27 Ω 0.135A 0.14A 3.65V 0.
R 3 51 Ω 0.071A 0.07A 3.65V 0.
R 4 110 Ω 0.033A 0.03A 3.65V 0.
R 5 270 Ω 0.013A 0.01A 3.65V 0.
Fuente V ¿ 12V 0.25A
FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS 11.¿En un divisor de corriente con varias resistencias en paralelo de diferente valor, en cuál de las resistencias se obtiene la mayor corriente y por qué? R/ Para una configuración de resistencias en paralelo el mayor valor de corriente lo experimenta la primera resistencia ya que a partir de ese momento la corriente total empieza a dividirse para cada elemento a través del circuito. 12.¿Qué aplicación tiene el teorema de Tellegen? R/ El teorema de Tellegen permite comprobar y representar la conservación de la potencia en el circuito; es decir, que la suma de las potencias suministradas y las potencias consumidas es igual a cero, prácticamente permite confirmar y verificar el balance de potencia del circuito. CONCLUSIONES En la práctica se pudo implementar y verificar los conceptos de divisor de tensión y corriente en un circuito en serie y paralelo, respectivamente. El divisor de tensión permite el cálculo de la caída del voltaje que pasa por cada resistencia cuando estas se encuentran en serie; por otra parte, el divisor de corriente permite el calculo de la corriente que pasa a través de las resistencias cuando estas se encuentran en una configuración paralela. La corriente que pasa por las resistencias en serie no varía y la tensión que pasa por las resistencias en paralelo mantiene su mismo valor. El teorema de Tellegen permite verificar el balance de potencias presentes en el circuito; es decir, la suma de las potencias consumidas y suministradas, para conservar el equilibrio, debe ser igual a cero. La caída de corriente es mayor cuando el valor de la resistencia es mayor y viceversa, esto permitiendo que se cumpla la ley de Ohm. Los valores obtenidos en los porcentajes de error presentan variaciones en cada calculo debido a posibles errores en la toma y operación de los datos, tanto de manera teórica (número de decimales, etc.) como experimental en el software usado (Proteus). En esta práctica se pudo mejorar el uso del software Proteus, a medida que se avanza en cada práctica se logra obtener mayor experiencia y manejo con el software.
