¡Descarga Guía de laboratorio: Análisis de circuitos eléctricos con simuladores phet y tinkercad y más Monografías, Ensayos en PDF de Física solo en Docsity!
PROGRAMA DE FÍSICA FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOS CÓDIGO 21142 Introducción al manejo de los simuladores más utilizados. Danis junior Torne Orozco, Valentina Isabel Nieves Hernández, Isaac Daniel Diaz Rivera, Gloria Milena Henríquez Acuña, Oscar Andrés Robles Amador. Profesor: Sindy Mirella Chamorro Solano. 14-02- Laboratorio de Física II - CB1B, Universidad Del Atlántico, Barranquilla Resumen Un simulador de circuitos eléctricos es una herramienta que ayuda a crear algún circuito que se desee diseñar, ayudando a entender mejor el mecanismo, y ubicar las fallas dentro del mismo de manera sencilla y eficiente. Por esa razón, este informe se llevó a cabo para conocer el manejo básico de los simuladores phet y tinkercad, teniendo como principal objeto de estudio los circuitos y montajes sencillos. Para esta experiencia se utilizaron dos simuladores donde en cada uno de ellos se analizó el comportamiento de los dos circuitos. Por otro lado, los análisis de circuitos eléctricos, se desarrollan para comprender puntos esenciales sobre el desempeño de un circuito, así como entendimientos elementales referentes a la continuidad eléctrica y el voltaje. Palabras claves Circuito, Electrón, Corriente, Voltaje, Carga, Resistencia. Abstract An electrical circuit simulator is a tool that helps create a circuit that you want to design, helping to better understand the mechanism, and locate faults within it in a simple and efficient way. For this reason, this report was carried out to learn the basic handling of the phet and tinkercad simulators, with simple circuits and assemblies as the main object of study. For this experience, two simulators were used where in each of them the behavior of the two circuits was analyzed. On the other hand, electrical circuit analysis is developed to understand essential points about the performance of a circuit, as well as elementary understandings regarding electrical continuity and voltage. Key words Circuit, Electron, Current, Voltage, Charge, Resistance.
1. Introducción Durante algunos años después del descubrimiento de la electricidad, las personas pensaban que toda la corriente estaba compuesta de cargas positivas en movimiento. Sin embargo, en los años de 1890, se identificó al electrón como el portador de carga en conductores sólidos. Hoy día, existen dos convenciones aceptadas en cuanto a la dirección de la corriente eléctrica.
La dirección del flujo de electrones, preferida por muchos en los campos de la tecnología eléctrica y electrónica, supone para propósitos de análisis que la corriente sale de la terminal negativa de una fuente de voltaje, a través del circuito, y hacia la terminal positiva de la fuente. La dirección convencional de la corriente supone, también para propósitos de análisis, que la corriente sale de la terminal positiva de una fuente de voltaje, a través del circuito, y hacia la terminal negativa de la fuente. Cuando se sigue la dirección convencional de la corriente, el voltaje se eleva a través de una fuente (negativa a positivo) y se reduce al cruzar un resistor (positivo a negativo). Como en realidad no se puede ver la corriente, sólo sus efectos, no importa qué dirección se suponga en tanto sea utilizada conscientemente. Los resultados del análisis de un circuito eléctrico no se ven afectados por la dirección de la corriente supuesta para propósitos analíticos. La dirección utilizada para análisis es, principalmente, una cuestión de preferencia, y existen muchas propuestas sobre cada una de las modalidades. La dirección convencional de la corriente se utiliza también en la tecnología, la electrónica, pero exclusivamente a nivel de ingeniería, (T.L.Floyd, 2007). Por lo tanto se llevó a cabo este informe de laboratorio con el fin de conocer el funcionamiento básico de dos simuladores como lo son phet y tinkercad para analizar mediante montajes sencillos en los circuitos eléctricos como estos se comportan con los instrumentos de mediciones tales como amperímetro, voltímetro, ohmímetro entre otros para el caso de tinkercad.
2. Fundamentos Teóricos Un circuito eléctrico es una serie de cargas en movimiento dentro de un circuito preconstruido. Estos incluyen componentes eléctricos como resistencias, inductores, condensadores y fuentes de alimentación o cualquier componente electrónico. Todos estos elementos están unidos eléctricamente entre sí para generar, transportar o modificar las cargas eléctricas. La corriente eléctrica es el desplazamiento de electrones. por lo tanto los circuitos permiten el paso de los electrones hacia los elementos que lo conforman. La electricidad es un fenómeno físico que se presenta en la materia por la unión y el desplazamiento de cargas eléctricas. En nuestro medio ambiente se manifiesta por vía de los rayos, o de forma artificial por rozamiento, baterías o un generador eléctrico. Carga eléctrica: Es la cantidad de energía que tiene un cuerpo en forma de electrones. Aislantes: Impiden el paso de la corriente eléctrica. Conductores: Permiten el paso de los electrones. Semiconductores: Estos dejan pasar la corriente incompleta. Electricidad estática: Es una clase de carga eléctrica que no se desplaza a través de conductores.
Circuito en Paralelo Es la conexión de dos o más dispositivos conectados entre sí desde la fuente de tensión y pasando a través de elementos que se vinculan directamente a la batería o cualquier otra fuente. Imagen 4. Expresión de un circuito en paralelo. Podemos afirmar que para este tipo de conexión un automóvil sería el ejemplo perfecto ya que las luces, el motor y el limpiabrisas están conectados en forma paralela a los dos bornes de la batería y a causa de esto los interruptores de alimentación mantienen la autonomía de cada elemento individualmente.
3. Desarrollo experimental Este experimento consistió en realizar unos montajes de circuitos eléctricos en los dos simuladores, en donde se realizaron mediciones de voltaje y corriente a través de cada elemento en ambos simuladores. Figura 1. Primer circuito de trabajo. Figura 2. Segundo circuito de trabajo. Para la primera parte de la experiencia se utilizó el simulador phet. Imagen 5. Página principal del simulador phet en circuitos eléctricos. https://phet.colorado.edu/es/simulation/circ uit-construction-kit-dc-virtual-lab El anterior enlace nos lleva directamente al simulador phet. Para la segunda parte se utilizó el simulador de tinkercad. Imagen 6. Página principal del simulador tinkercad en circuitos eléctricos. https://www.tinkercad.com/dashboard?type =circuits collection=designs
El anterior enlace nos lleva directamente al simulador tinkercad.
4. Cálculos y análisis de Resultados Parte 1. Montaje del primer circuito (figura 1) en la plataforma de phet con sus respectivas mediciones. Circuito 1. Expresión de circuito de phet Circuito 2. Expresión de circuito de phet. Parte 2. Montaje del segundo circuito (figura 2) en la plataforma de tinkercad con sus respectivas mediciones. Circuito 3. Expresión de circuito de tinkercad. Elemento Voltaje Corriente R1 2,0 V 0,5 A R2 4,0 V 0,5 A R3 6,0 V 0,5 A R4 12,0 V 0,5 A R5 12,0 V 1,0 A R6 18,0 V 1,5 A R7 7,0 V 0,7 A R8 2,0 V 0,7 A R9 4,0 V 0,7 A Fuente 24 V Tabla 1. Mediciones de circuito 1 para el simulador phet. Elemento Voltaje Corriente R1 12,0 V 0,1 A R2 7,0 V 0,2 A R3 15,0 V 0,3 A Fuente 1 20 V 0,6 A Fuente 2 5 V 0,5 A Fuente 3 8 V 0,3 A Tabla 2. Mediciones de circuito 2 para el simulador tinkercad. Las anteriores tablas se realizaron a partir de los elementos que participan en el circuito y su comportamiento con una fuente de energía. 5. Preguntas de la guía
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