Contenido
Introducción ... 3 Indicadores de Competencias………4 Marco Teórico………5 Actividad Motivadora………..………6 Materiales……….…………7 Procedimiento……….…….……..8 Aplicaciones ... 15 Enlaces de Apoyo ... 18 Bibliografía... 19 Webgrafía ... 20 Para Reflexionar………..21GUÍA DE LABORATORIO # 4 – Circuitos eléctricos: serie, paralelo y
mixtos – Uso de simulador
Circuitos eléctricos: serie, paralelo y mixtos – Uso de
simulador
Introducción
La aplicación de los principios de la electricidad a problemas prácticos ha requerido del uso de un gran número de circuitos eléctricos de disposición variable. Generalmente, se trata de combinaciones de unos cuantos elementos de circuitos fundamentales. Por tanto, para la comprensión de circuitos complicados será necesario familiarizarse con algunos elementos constituyentes. Se analizarán primero las ideas más importantes de los circuitos C.C. o D.C. que transportan corrientes invariables.
Indicadores de Competencia
• Determina las características de los circuitos de resistencias en
serie, en paralelo y mixto.
• Aplica la Ley de Ohm para resolver circuitos eléctricos.
• Colabora activamente con los compañeros de equipo, y
demuestra habilidades en la construcción de circuitos
eléctricos, en la toma de medidas y en el manejo de los datos.
Marco Teórico
Consulte los temas dados a continuación para la buena realización de la práctica de laboratorio.
• ¿Qué es un circuito eléctrico serie, paralelo, mixtos?, ¿Características y componentes? Realice un dibujo de cada circuito.
• Describa cada uno de los elementos de un circuito eléctrico como, por ejemplo, fuente de poder, interruptor, resistencia eléctrica.
• Defina diferencia de potencial, intensidad de corriente, resistencia eléctrica, potencia eléctrica ¿Cuáles son las unidades de medida de estas cantidades en el sistema internacional de medidas (S.I.)?
• ¿Con qué dispositivo se mide: el voltaje o caída de potencial, la intensidad de corriente, y la resistencia eléctrica? ¿Cómo se instalan estos medidores en un circuito eléctrico?, represente gráficamente.
• Que expresan las leyes de: ¿Ohm, Watt, Joule?
• Explique porque cuando en las luces de navidad se quema un bombillo los demás dejan de alumbrar, y explique porque en las instalaciones domiciliares cuando se quema un bombillo los demás siguen alumbrando.
Visite el Link para profundizar acerca de los circuitos de resistencias
https://www.youtube.com/watch?v=-LqYP_v1-rA https://www.youtube.com/watch?v=Oo4FSloA8kE
Actividad Motivadora
Link de video: https://www.youtube.com/watch?v=rkxKkTfjKBY • Después de observar el video complete la siguiente ficha de video.
Titulo: Objetivo: Fecha: Nombre y apellido: Resumen: Conclusiones:
Materiales
Para el estudio de la Ley de OHM se usará el simulador Kit de Construcción de Circuitos: CD, desarrollado por la universidad de Colorado EEUU en el proyecto Phet. Con el simulador podrás construir circuitos de resistencias elementales, serie, paralelo y mixtos con el propósito de analizar la dependencia entre las variables físicas que involucra la Ley de OHM (Voltaje, resistencia y corriente eléctrica). En esta práctica se trabajará con un circuito elemental.
Simulador – Kit de construcción de circuitos – C.D.
Derechos de Autor: https://phet.colorado.edu/es/simulation/circuit-construction-kit-dc
Proyecto: Phet – Universidad de Colorado EEUU
Haz clic sobre la palabra simulador para acceder a él. SIMULADOR CIRCUITO DE RESISTENCIAS – LEY DE OHM
Procedimiento
Circuito serie:1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente.
2. Relaciónese con los controles y construya circuitos de resistencias en serie, mida voltaje y corriente eléctrica en cada resistencia (utilice voltímetro y amperímetro – no olvide como se deben conectar).
3. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.
(𝑉 = 60 𝑣, 𝑅1 = 10Ω, 𝑅2 = 5Ω, 𝑅3 = 8Ω).
Figura 1. Montaje experimental – circuito serie
4. Medida de intensidad de corriente - Uso del amperímetro: ubique el amperímetro en el punto que muestra la figura 1 para medir la corriente total que circula por el circuito, luego mida la corriente que atraviesa cada una de las resistencias (Sugerencia: para medir la corriente levante una terminal de la resistencia y con el amperímetro haga el puente entre esa resistencia y el punto donde estaba). Registre los datos en la tabla 1.
5. Medida de caída de potencial – Uso del voltímetro: ubique el voltímetro en el punto que muestra la figura 1 para medir la caída de potencial total
en el circuito, luego mida la caída de potencial en cada una de las resistencias que compone el circuito (Sugerencia: para medir la diferencia de potencial con las puntas del voltímetro toque los puntos donde se conectan los bombillos). Registre los datos en la tabla 1.
Tabla 1. Circuito de resistencias en serie Resistencia 𝑅 (Ω) Diferencia de potencial
𝑉 (𝑣)
Intensidad de corriente eléctrica 𝐼 (𝐴)
Resistencia total 𝑅 (Ω) Voltaje total 𝑉 (𝑣) Corriente total 𝐼 (𝐴)
Utilicé la ley de OHM para hallar la resistencia total del circuito (𝑅𝑇 = 𝑉𝑇 𝐼𝑇 ).
Análisis de los Resultados
• ¿Qué relación existe entre la resistencia total del circuito 𝑅𝑇 y las
resistencias componentes 𝑅1, 𝑅2 𝑦 𝑅3 ? Escriba matemáticamente la
relación encontrada y calcule la resistencia total.
• ¿Qué relación existe entre la diferencia de potencial aplicada al circuito 𝑉𝑇
y la diferencia de potencial entre los terminales de cada resistencia 𝑉1, 𝑉2 𝑦 𝑉3? Escriba matemáticamente la relación encontrada y calcule el voltaje total o diferencia de potencial aplicada al circuito.
resistencias 𝐼1, 𝐼2 𝑦 𝐼3? Escriba matemáticamente la relación encontrada y
escriba valores. Circuito paralelo:
1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente.
2. Relaciónese con los controles y construya circuitos de resistencias en paralelo, mida voltaje y corriente eléctrica en cada resistencia (utilice voltímetro y amperímetro).
3. Arme el circuito que se muestra en la figura 2.
(𝑉 = 40 𝑣, 𝑅1 = 30Ω, 𝑅2 = 10Ω, 𝑅3 = 20Ω).
Figura 2. Montaje experimental – circuito paralelo
4. Medida de intensidad de corriente - Uso del amperímetro: ubique el amperímetro en el punto que muestra la figura 2 para medir la corriente total que circula por el circuito, luego mida la corriente que atraviesa cada una de las resistencias (Sugerencia: para medir la corriente levante una terminal de la resistencia y con el amperímetro haga el puente entre esa resistencia y el punto donde estaba). Registre los datos en la tabla 2.
5. Medida de caída de potencial – Uso del voltímetro: ubique el voltímetro en el punto que muestra la figura 2 para medir la caída de potencial total en el circuito, luego mida la caída de potencial en cada una de las
resistencias que compone el circuito (Sugerencia: para medir la diferencia de potencial con las puntas del voltímetro toque los puntos donde se conectan los bombillos). Registre los datos en la tabla 2.
Tabla 2. Circuito de resistencias en paralelo Resistencia 𝑅 (Ω) Inverso de la resistencia 1/𝑅 (1/Ω) Diferencia de potencial 𝑉 (𝑣) Intensidad de corriente eléctrica 𝐼 (𝐴) ******** Inverso de la suma de los inversos de las resistencias 𝑅 (Ω) - Resistencia total 𝑅 (Ω)
Voltaje total 𝑉 (𝑣) Corriente total 𝐼 (𝐴)
********
Utilicé la ley de OHM para hallar la resistencia total del circuito (𝑅𝑇 = 𝑉𝑇
𝐼𝑇 ).
Análisis de los Resultados
• ¿Qué relación existe entre la resistencia total del circuito 𝑅𝑇 y las
resistencias componentes 𝑅1, 𝑅2 𝑦 𝑅3? Escriba matemáticamente la
relación encontrada (observe el resultado en columna 2), y calcule la resistencia total.
• ¿Qué relación existe entre la diferencia de potencial aplicada al circuito 𝑉𝑇 y la diferencia de potencial entre los terminales de cada resistencia
𝑉1, 𝑉2 𝑦 𝑉3? Escriba matemáticamente la relación encontrada y escriba valores.
• ¿Qué relación existe entre la intensidad de corriente total que circula por el circuito 𝐼𝑇 y la intensidad de corriente que circula por cada una de las
resistencias 𝐼1, 𝐼2 𝑦 𝐼3? Escriba matemáticamente la relación encontrada
y la intensidad de corriente total. Circuito mixto:
1. Entre al simulador por medio del link otorgado anteriormente.
2. Relaciónese con los controles y construya circuitos de resistencias en serie y paralelo (distribución mixta), mida voltaje y corriente eléctrica en cada resistencia (utilice voltímetro y amperímetro).
3. Arme el circuito que se muestra en la figura 3.
(𝑉 = 40 𝑣, 𝑅1 = 30Ω, 𝑅2 = 10Ω, 𝑅3 = 20Ω).
Figura 3. Montaje experimental – circuito mixto
4. Medida de intensidad de corriente - Uso del amperímetro: ubique el amperímetro en el punto que muestra la figura 3 para medir la corriente total que circula por el circuito, luego mida la corriente que atraviesa cada una de las resistencias (Sugerencia: para medir la corriente levante una terminal de la resistencia y con el amperímetro haga el puente entre
esa resistencia y el punto donde estaba). Registre los datos en la tabla 3.
5. Medida de caída de potencial – Uso del voltímetro: ubique el voltímetro en el punto que muestra la figura 2 para medir la caída de potencial total en el circuito, luego mida la caída de potencial en cada una de las resistencias que compone el circuito (Sugerencia: para medir la diferencia de potencial con las puntas del voltímetro toque los puntos donde se conectan los bombillos). Registre los datos en la tabla 3.
Tabla 3. Circuito de resistencias – conexión mixta Resistencia 𝑅 (Ω) Diferencia de potencial
𝑉 (𝑣)
Intensidad de corriente eléctrica 𝐼 (𝐴)
Resistencia total 𝑅 (Ω) Voltaje total 𝑉 (𝑣) Corriente total 𝐼 (𝐴)
Utilicé la ley de OHM para hallar la resistencia total del circuito (𝑅𝑇 = 𝑉𝑇 𝐼𝑇 ).
Análisis de los Resultados
• ¿Qué relación existe entre la resistencia total del circuito 𝑅𝑇 y las
resistencias componentes 𝑅1, 𝑅2 𝑦 𝑅3? Escriba matemáticamente la
relación encontrada (recuerde como hallar resistencia total en paralelo y resistencia total en serie), y calcule la resistencia total.
• ¿Qué relación existe entre la diferencia de potencial aplicada al circuito 𝑉𝑇 y la diferencia de potencial entre los terminales de cada resistencia 𝑉1, 𝑉2 𝑦 𝑉3? Escriba matemáticamente la relación encontrada (recuerde
el comportamiento del voltaje en conexión de resistencias en paralelo y en conexión de resistencias en serie), y calcule la diferencia de potencial total del circuito.
• ¿Qué relación existe entre la intensidad de corriente total que circula por el circuito 𝐼𝑇 y la intensidad de corriente que circula por cada una de las
resistencias 𝐼1, 𝐼2 𝑦 𝐼3? Escriba matemáticamente la relación encontrada
(recuerde el comportamiento de la intensidad de corriente en conexión de resistencias en paralelo y en conexión de resistencias en serie), y calcule la intensidad de corriente total que circula por el circuito.
Aplicaciones
1. Resuelva el siguiente circuito de resistencias en serie.
Ayuda – video resistencias en serie: https://www.youtube.com/watch?v=jfqe3gld9ec
Se pide:
• Hallar la resistencia total del circuito. • Hallar la corriente total del circuito.
• Hallar la corriente que circula por cada resistencia. • Hallar la caída de potencial en cada resistencia. • Hallar la potencia total del circuito.
2. Resuelva el siguiente circuito de resistencias en paralelo.
Ayuda – video resistencias en paralelo:
https://www.youtube.com/watch?v=EMTyhr9ntuQ
Se pide:
• Hallar la resistencia total del circuito. • Hallar la corriente total del circuito.
• Hallar la corriente que circula por cada resistencia. • Hallar la caída de potencial en cada resistencia. • Hallar la potencia total del circuito.
3. Resuelva el siguiente circuito de resistencias en paralelo.
Ayuda – video resistencias circuitos mixtos:
https://www.youtube.com/watch?v=oCQ9yMT5iLE
Se pide:
• Hallar la resistencia total del circuito. • Hallar la corriente total del circuito.
• Hallar la corriente que circula por cada resistencia. • Hallar la caída de potencial en cada resistencia. • Hallar la potencia total del circuito.
Enlaces de Apoyo
Bibliografía
Bauer, W., & Westfall, G. (2014). Física para Ingeniería y Ciencias con Física Moderna (Segunda ed., Vol. 2). México D.F.: McGraw Hill Education. M., A., & Finn, E. J. (1995). Física. México D.F.: Addison-Wesley Iberoamericana. Resnick, R., Halliday, D., & Krane, K. S. (2001). Física (Cuarta ed., Vol. 1). México
D.F.: Grupo Patria Cultural.
Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). FÍSICA para ciencias e ingeniería (Novena ed., Vol. 2). México D.F.: Cengage Learning Editores.
Tipler, P. A., & Mosca, G. (2006). Física para la ciencia y la tecnología (Quinta ed., Vol. 2). Barcelona: Reverté.
Toledo López, P. H. (2010). Experimentos Virtuales de Física. Bogotá: Ediciones Fundación Universidad Central.
Young, H. D., & Freedman, R. A. (2013). Física Universitaria (Décimo Tercera ed., Vol. 2). México D.F.: Pearson Educación de México.
Cabrera, J. M. & Otros. (2016). MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA. primera ed., Neiva - Huila
Webgrafía
• http://www.fisicaconordenador.com•
https://www.youtube.com/watch?v=0hXfUy4FwB4 • https://phet.colorado.edu/es/simulation/circuit-construction-kit-dc • https://www.youtube.com/watch?v=jfqe3gld9ec • https://www.youtube.com/watch?v=EMTyhr9ntuQ • https://www.youtube.com/watch?v=oCQ9yMT5iLE • https://www.youtube.com/watch?v=rkxKkTfjKBYPara reflexionar…
“La ecuación 𝑰 = 𝑽 / 𝑹 se conoce como “ley de Ohm”. Se afirma que la cantidad de corriente constante a través de un material es directamente proporcional a la tensión a través del material dividido por la resistencia eléctrica del material.”
Georg Simón Ohm (1854 – 1912)
Georg Simón Ohm fue un físico y matemático alemán que aportó a la teoría de la electricidad la ley de Ohm. Conocido principalmente por su investigación sobre las corrientes eléctricas, estudió la relación que existe entre la intensidad de una corriente eléctrica, su fuerza electromotriz y la resistencia, formulando en 1827 la ley que lleva su nombre que establece que I = V/R. También se interesó por la acústica, la polarización de las pilas y las interferencias luminosas. La unidad de resistencia eléctrica, el ohmio, recibe este nombre en su honor. Terminó ocupando el puesto de conservador del gabinete de Física de la Academia de Ciencias de Baviera.
