Faculta de ingeniería Escuela de ingeniería industrial Resistencia Eléctrica Estudiante: Agustín Cruz Llamo Código: 171EP70801 Docente: Gutiérrez Atoche, E. Serafín N° Practica: 4 Fecha: 16/11/2018 2018
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Resistencia Eléctrica I.
OBJETIVO
Reconocer el Valor Nominal de los Resistores de Carbón y de Cerámica.
Determinar las características de los circuitos eléctricos cuando los elementos están conectados en serie o en paralelo.
II.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Circuito Eléctrico: Un circuito eléctrico es un sistema a través del cual la corriente flu ye por un cable conductor en una trayectoria debido a una diferencia que existe entre los circuitos cerrados y abiertos, en este primero influyen elementos como voltaje, corriente, y resistencia. Los circuitos que se conectan en serie cuando todos los elementos conductores se unen uno a continuación del otro debido a que todas las corrientes eléctricas circulan por cada uno de los elementos. Al conectarlo en paralelo los elementos conductores se encuentran separados por radios ramales y la corriente eléctrica se divide en forma paralela en cada una de ellos. La ley de ohm enuncia que la intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicado a sus extremos inversamente proporcionales a la resistencia del conductor.
Clases de Circuitos: Circuitos
en
serie.
En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atravies a el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.
Circuito
en
paralelo.
En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en
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Caída de tensión en un receptor Aparece un concepto nuevo ligado a la tensión. Cuando tenemos más de un receptor conectado en serie en un circuito, si medimos los voltios en los extremos de cada uno de los receptores podemos ver que la medida no es la misma si aquellos tienen resistencias diferentes. La medida de los voltios en los extremos de cada receptor la llamamos caída de tensión.
La corriente en los circuitos serie y paralelo Una manera muy rápida de distinguir un circuito en seria de otro en paralelo consiste en imagínala circulación de los electrones a través de uno de los receptores: si para regresen a la pila atravesando el receptor, los electrones tienen que atravesar otro receptor, el circuito está en serie; si los electrones llegan atravesando sólo el receptor seleccionado, el circuito está en paralelo.
CONEXIÓN SERIE-PARALELO Un circuito en serie es aquél en que los l os dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación (Figura 1).
A.- Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en serie, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula: n
Re
R
i
i 1
(1)
Donde: R e: resistencia equivalente de la disposición, ohmios. R i: resistencia individual i, ohmios.
B.- En un circuito en paralelo los dispositivos elé ctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en paralelo es i gual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas.
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Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula: Re
1 n
1
R
(2)
i
i 1
Donde: R e: resistencia equivalente de la disposición, ohmios R i: resistencia individual i, ohmios
Figura 1. Disposición de bombillas en un circuito en serie y un circuito en paralelo.
C.- RESISTENCIAS EN SERIE Dos o más resistencias en serie (que les atraviesa la misma intensidad) es equivalente a una única resistencia cuyo valor es igual a la suma de las la s resistencias.
RT = R1 + R2 D.- RESISTENCIAS EN PARALELO Cuando tenemos dos o más resistencias en paralelo (que soportan la misma tensión), pueden ser sustituidas por una resistencia equivalente, como se ve en la figura 14.
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El valor de esa resistencia equivalente (RT) lo conseguimos mediante esta expresión:
RESISTORES Resistencias de carbón Es el tipo más utilizado y el material base en su construcción es el carbón o grafito. Son de pequeño tamaño y baja disipación de potencia. Según el proceso de fabricación y su constitución interna, podemos distinguir:
Resistencias aglomeradas también se conocen con el nombre de "composición", debido a su constitución: una mezcla de carbón, materia aislante, y resina aglomerante. Variando el porcentaje de estos componentes se obtienen los distintos valores de resistencias. Entre sus características se puede destacar:
Robustez mecánica y eléctrica (sobrecarga). Bajos coeficientes de tensión y temperatura. Elevado nivel de ruido. Considerables derivas.
Resistencias de capa de carbón En este tipo de resistencias, la fabricación está basada en el depósito de la composición resistiva sobre un cuerpo tubular formado por materiales vítreos cerámicos.
Como características más importantes:
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RESISTENCIAS DE CERÁMICA: Una resistencia de alambre alam bre bobinado es una resistencia resi stencia fabricada con un alambre conductor de una resistividad (resistencia específica) alta. Este alambre es de una aleación especial y está arrollado sobre un soporte de un tubo de material refractario como la cerámica, porcelana, etc. Nota: Un material refractario es aquel que no permite la conducción del calor, si no que al contrario lo refleja. El valor de la resistencia bobinada queda determinado por la sección transversal del alambre, su longitud y la resistencia específica de la aleación de éste. Las resistencias bobinadas se utilizan cuando la potencia que deben de disipar es muy alta. Una vez que la resistencia ha sido construida generalmente se recubre con una capa de esmalte vitrificado. Este tipo de resistencia se puede comparar con el filamento fil amento de una lámpara una lámpara incandescente, donde la potencia se transforma en calor (En una lámpara incandescente, esta potencia se transforma parte en luz en luz y parte en calor). Cuanto más largo es el alambre y mayor es la sección de éste, mayor será la capacidad de disipación de potencia de potencia que podrá aguantar, pues mayor será la superficie de radiación del calor. Estas resistencias Estas resistencias se fabrican hasta valores de 100 Kilohmios aproximadamente, debido problemas con las dimensiones físicas. La idea es lograr la mayor ma yor disipación de calor en el menor espacio posible. Las resistencias bobinadas por lo general pueden disipar potencias que van desde los 5 watts (vatios) hasta los 100 watts o más.
J: 5%
TOLERANCIA
POTENCIA
K: 10%
RESISTENCIA
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Diodo emisor de luz Si alguna vez ha visto, unas pequeñas luces de diferentes colores que se encienden y se apagan, en algún circuito electrónico, sin lugar a dudas ha visto el diodo LED en funcionamiento. El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica emite luz. Existen diodos LED de varios colores y estos dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo. Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LEd para obtener una buena intensidad luminosa. El LED tiene un voltaje de operación que vas 1.5V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular va de 10 Ma. En los diodos de color rojo y de entre 20mA y 40mA para los otros Led.
Aplicaciones que tiene el diodo LED Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadores de cierta situación específica de funcionamiento: Ejemplos:
Se utilizan para desplegar contadores
Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente directa.
Como sistema de señalización.
Como el sintonizador de un aparato de radio.
PROTOBOARD ta blero con orificios, en la cual se pueden El protoboard o breadboard: Es una especie de tablero insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con con circuitos electrónicos, electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo.
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colocar
los
circuitos
integrados.
B) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducen de acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmente se conecta aquí.
C) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducen según las líneas rosas.
III.
ESPECIFICACIONES DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES Un Multitester Digital.
Resistores de Cerámica varios.
Resistores de Carbón varios.
Un Protoboard
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IV.
PROCEDIMIENTO
PRIMERA PARTE 1.
Identificar los resistores de cerámica y los de carbón.
Resistores de cerámica
Resistores de carbón.
En mi caso las resistencias de carbón: R1 = 15K Ω ±5% (marrón, verde, naranja, dorado) R2 = 3,3K Ω ± 5% (naranja, naranja, rojo, dorado) R3 = 56k Ω ± 5% (verde, celeste, naranja, dorado) R4 = 110Ω 110 Ω ±5% (marrón, marrón, marrón, dorado) R5 = 1,2KK Ω ±5% (marrón, rojo, rojo, dorado)
Ejemplos de cómo leer las resistencias de cerámica: 1K Ω = 1 kilo ohmio
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2. Leer los datos del fabricante: la potencia nominal y el valor nominal de resistencia, resistencia, registrado en el cuerpo físico de los resistores de cerámica y anotarlo en la tabla 01. (por lo menos 05 resistores de cerámica).
VT(fabricante) VE(Medidor)
1K
330
1K
100
150
0,999K
329
1,01k 1, 01k
98
148
3. Utilizando el ohmímetro medir la resistencia de cada resistor de cerámica.
4. Identificar la potencia nominal de los resistores de carbón.
2w 1w ½w
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6. Con el ohmímetro medir el valor de la r esistencia de cada resistor de carbón.
SEGUNDA PARTE 1. Probar los LED, utilizando el probador de diodos.
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2. Conectar los tres diodos en serie además en serie un resistor de carbón de 1kΩ para evitar que los diodos se quemen. quemen.
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4. Desconectar Desconectar del circuito un diodo y observa lo que sucede. Cuando un diodo del circuito observamos que se apaga el circuito ya que el circuito es diferente a 0.
5. Realizar la conexión en paralelo, según la figura siguiente:
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V.
CÁLCULOS Y RESULTADOS
Resistores de Cerámicas
R1: Valor teórico( ) = 1K Valor experimental experimental( ) = 0.999K = | | = |1 0.9 0.999 |K = 0.001
= =
0.001 1
Ω = 110− Ω
R2: Valor teórico( ) = 330 Ω Valor experimental experimental( ) = 329Ω 329Ω
= | | = |330Ω 330Ω 329Ω 329Ω | = 1Ω
= =
1
Ω 330 = 0.0310− Ω
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R5: Valor teórico( ) = 150Ω 50Ω Valor experimental experimental( ) = 148Ω 148Ω = | | = |150 148 148 |Ω = 2Ω
= =
2
Ω 150 = 0.01333Ω
Cálculos de error de resistores de carbón
R1: Valor teórico( ) = 15 K Valor experimental experimental( ) = 14.86 Ω = | | = |15 14.8 14.86 6 |Ω = 0.14Ω
= =
0.14 15
Ω
= 9.3310−
R2:
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R4: Valor teórico( ) = 110 Valor experimental experimental( ) = 107.6 = | | = |110 110 107. 107.6 6| = 2.4
= =
2.4
110 = 0.0218
R5: Valor teórico( ) = 1.2K Valor experimental experimental( ) = 1.75K = | | = |1.2 1.7 1.75|K = 0.55K
= =
0.55
1.2 = 0.3666
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VI.
CUESTIONARIO 1. Identificar las principales aplicaciones de los Resistores lineales y no
lineales. a.
Resistor lineal: Estos componentes de dos terminales presentan un valor nominal de resistencia constante (determinado por el fabricante), y un comportamiento lineal. Resistores bobinados de potencia: Se utilizan en circuitos de alimentación, como divisores de tensión. Resistores bobinados de precisión: Baquelita.
b. Resistor no lineal: Se caracteriza porque su valor óhmico, que varía de forma no lineal, es función de distintas magnitudes físicas como puede ser la temperatura, tensión, luz, campos magnéticos, etc. Así estos resistores están considerados como sensores.
LDR: Su
uso más común se encuentra en apertura y cierre de puertas, movimiento y paro de cintas trasportadoras, ascensores,
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3. ¿Cuál es la máxima Corriente que pueden soportar los LED?
El LED es un diodo que produce luz visible (o invisible, infrarroja) cuando se encuentra polarizado. El diodo LED de color rojo va de 10mA a 20mA y en los demás diodos diodos LED va de 20mA a 40mA. 40mA. Color
Caída de tensión
Intensidad máxima
Intensidad media
( VLED ) V
( ILED ) mA
( ILED )mA
Rojo
1.6
20
5 – 5 – 10 10
Verde
2.4
20
5 – 10 10
Amarillo
2.4
20
5 – 10 10
Naranja
1.7
20
5 – 10 10
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6. Establezca las ventajas y desventajas de la conexión en serie y en paralel o
Ventajas y desventajas del circuito en paralelo:
Ventajas: la ventaja del circuito paralelo es que te mantiene el voltaje igual en todas las cargas, como en tu casa, todos los contactos donde conectas la tv, secadora, el horno de microondas, el celular, están en paralelo y todos tienen el mismo voltaje. Desventajas: Cuando se añaden ramas a un circuito en paralelo, la tensión se iguala a través de todo el circuito, es decir, el flujo de corriente debe cambiar para compensar. Esto tiene un efecto en cadena en la resistencia del circuito en su conjunto y resulta en una menor resistencia del circuito de más resistencias se agregan nuevas sucursales. La única manera de aumentar la resistencia es añadir resistencias en serie entre ellos y las ramas existentes.
Ventajas y desventajas de un circuito en serie: s erie:
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8. ¿Qué es un Circuito Abierto? Haga un esquema del mismo. He ilust re con
ejemplos casos reales de dicha situación. Para que la electricidad fluya, flu ya, tiene que haber un “camino” conductor y continuo entre el polo negativo y el polo positivo de la fuente de potencia (una batería, un receptáculo eléctrico, etc.). Un alambre roto o un interruptor abierto (apagado) ambos dejan huecos en el circuito e impiden que los electrones viajen de un lado de la fuente de potencia al otro. Por tal razón, los electrones no pueden fluir. Cuando ocurre esta situación se le llama un circuito abierto. Un circuito abierto es un circuito en el cual no circula la corriente la corriente eléctrica por estar éste interrumpido o no comunicado por por medio de un conductor conductor eléctrico. El circuito al no estar est ar cerrado no puede tener un flujo de energía que permita a una carga o receptor de energía aprovechar el paso de la corriente eléctrica y poder cumplir un determinado trabajo. El circuito abierto puede ser representado por una resistencia una resistencia o impedancia infinitamente grande.
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VIII. RECOMENDACIONES
Generar un conocimiento previo de lo que se va a realizar ya que de esta manera se podría desarrollar los proyectos de mejor manera. No enviar voltaje excesivo en un circuito pequeño. pequeño. Pelar los cables con cuidado para evitar que los hilos de cobre se rompan. Tener suma precaución en el momento de manipular los instrumentos de trabajo. Al obtener los resultados de las resistencias (Experimental y Teórico); nos damos cuenta que los errores relativos son más o menos insignificantes, es decir, ambas cantidades se aproximan bastante. Aprendimos a reconocer el valor de las resistencias resis tencias tanto de carbón como de cerámica.
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