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DEGEM SYSTEMS
Manual del Estudiante LECCIÓNES LECCIÓNES DE LABORATO LABORATORIO RIO
Copyright © 1994 propiedad I.T.E. Innovative Technologies in Education. Todos los derechos reservados. Este libro o cualquiera de sus partes no deben reproducirse de ninguna forma sin el permiso escrito previo de I.T.E. Esta publicación esta basada en la metodología exclusiva de
Degem Systems Ltd. Con el interés de mejorar sus productos, los circuitos, sus componentes y los valores de estos pueden modificarse en cualquier momento sin
notificación previa.
Primera edición en español impresa en: Segunda edición en español impresa en:
Cat. No. 9031310105 (SPN, DEGEM)
1994 2004
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1994 2004
TABLA DE CONTENIDO
Laboratorio 1: El Multimetro I
1-1
Laboratorio 2: El Multimetro I I
2-1
Laboratorio 3: El Multimetro III
3-1
Laboratorio 4: Codigo de Colores de Resistores I
4-1
Laboratorio 5: Codigo de Colores de Resistores II
5-1
Laboratorio 6: Ley de OHM I
6-1
Laboratorio 7: Ley de OHM II
7-1
Laboratorio 8: Ley de OHM III
8-1
Laboratorio 9: Potencia en un Resistor I
9-1
Laboratorio 10: Potencia en un Resistor II
10-1
Laboratorio 11: Resistores en Serie
11-1
Laboratorio 12: Ley de Tensiones de Kirchhoff
12-1
Laboratorio 13: Divisores de Tension
13-1
Laboratorio 14: Resistores en Paralelo
14-1
Laboratorio 15: Ley de Las Corrientes de Kirchhoff
15-1
Laboratorio 16: Divisores de Corriente
16-1
Laboratorio 17: Circuito Serie - Paralelo
17-1
Laboratorio 18: Diagnostico - Preparación
18-1
Laboratorio 19: Diagnostico - Preparación
19-1
Laboratorio 20: Maratón de Diagnostico
20-1
EB-101
1-1
LECCIÓN No. 1: EL MULTIMETRO I OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para usar el DMM como
voltímetro con el fin de medir tensiones.
DISCUSION Antes de comenzar con esta práctica, Ud. debe conocer las unidades de tensión, corriente y resistencia, y seleccionar en el DMM (multímetro) la
escala correcta para medir cada una de estas magnitudes. Para volver al curso, cierre el icono de puerta en la parte inferior de la
pantalla de la reseña teórica.
AUTOEXAMEN 1. La unidad de medición del potencial eléctrico es: PD. Ampere.
Voltio. Ohmio. Joule. 2. La unidad de medición de la corriente es: Kilovatio. Voltio. Joule. Ampere.
Ohmio.
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1-2
3. ¿Cuáles de las siguientes unidades miden resistencia eléctrica? Ohmios. Megohms. Kilohms.
Todas ellas. Ninguna de ellas. EQUIPO
Los siguientes equipos son necesarios para realizar la práctica: Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (digital)
PROCEDIMIENTO Para simular el uso del voltímetro y probar su capacidad para resolver problemas, oprima el icono de aplicación en la esquina inferior derecha de la pantalla. Para regresar, cierre la aplicación seleccionando File/Exit en el menú de la
aplicación. Ud. puede practicar antes de regresar. Una vez terminada la práctica, Ud.
dispondrá de otra oportunidad para utilizar el programa de simulación. En esta lección Ud. utilizará el multímetro para medir parámetros de circuitos
de corriente continua. Llamaremos de manera abreviada al multímetro como "DMM", y normalmente usaremos las iniciales CC para denominar a la corriente
continua. 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Ahora utilice las dos palancas para extraer la plaqueta. Inserte y extraiga varias veces la plaqueta hasta estar seguro que comprende cómo realizarlo. Deje conectada la plaqueta al PUZ-2000 por el resto de esta lección.
3. Ubique la fuente PS-1, y gire el control de tensión de salida a fondo en sentido antihorario. La fuente PS-1 será utilizada para suministrar tensión en esta práctica. Lleve la tensión de salida a cero antes de conectar el
circuito.
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4. Estudie el circuito de la figura:
5. Conecte la fuente de alimentación PS-1 a la lámpara 1 como se muestra, utilizando un puente para realizar la conexión.
6. Ajuste la tensión de salida de la fuente PS-1 al máximo girando el control de tensión a fondo en sentido horario. Note cómo aumenta el brillo de la lámpara.
7. Ajuste el DMM para medir tensión de CC en el rango de 20V. Si su multímetro no posee esta escala, sitúelo en la escala más cercana. Ubique la punta de medición positiva del multímetro. Normalmente la
punta positiva es ROJA y la negativa es NEGRA.
1-3
EB-101
1-4
8. En la figura se muestra el modo correcto de conectar el multímetro.
9. Conecte el DMM como se muestra. Note que el medidor ha sido conectado en bornes de la lámpara para medir su tensión.
10. Gire el control de tensión de salida de PS-1 en sentido horario, hasta su valor máximo. Mida la tensión en bornes de la lámpara e ingrese el valor leído. ___________V 11. Reduzca el brillo de la lámpara girando el control de tensión de salida de PS-1 a su posición central (»6 Volt). Mida la tensión en bornes de la lámpara e ingrese el valor leído. __________V
EB-101
12. Lleve la tensión de salida de la fuente a 0 V. Mida la tensión en la lámpara e ingrese el valor leído. ___________V 13. Desconecte el DMM del circuito.
1-5
EB-101
LECCIÓN No. 2: EL MULTIMETRO II OBJETIVOS Al finalizar esta lección Ud. estará capacitado para: 1. Utilizar el DMM como amperímetro para medir corriente. 2. Utilizar el DMM como óhmetro para medir resistencia. 3. Predecir la dirección de la corriente a partir de la polaridad obtenida con el DMM.
DISCUSION La corriente no es fácil de medir. Dado que la corriente es creada por el flujo de electrones dentro de un conductor, es necesario interrumpir el camino de los electrones para que
puedan circular por el medidor de corriente. Esto normalmente significa que debemos desconectar el circuito para conectar
el medidor en serie.
Precaución: Al medir corriente, nunca se debe conectar el amperímetro entre los bornes de un componente por el que circula tensión, ya que se lo estaría cortocircuitando. Ello puede dañar seriamente al medidor y al circuito bajo examen. EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar esta práctica: Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 Multímetro (digital)
PROCEDIMIENTO Para simular el uso del amperímetro y probar su capacidad de resolver problemas, oprima el icono de aplicación en la esquina inferior derecha de la pantalla. Para regresar, cierre la aplicación seleccionando File/Exit en el menú de la
aplicación.
2-1
EB-101
Una vez terminada esta práctica, Ud. dispondrá de otra oportunidad para
utilizar el programa de simulación. 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, y conéctela al PU Z-2000. 2. Lleve el DMM al modo de medición de corriente de CC. Seleccione el rango de 200 mA (de no poseer dicho rango, seleccione la escala inmediata superior). 3. Estudie el circuito:
4. Conecte el multímetro del modo indicado en la próxima pantalla. Observe que el amperímetro está conectado en serie: la corriente que
circula por la lámpara es la misma corriente que circula por el instrumento. Asegúrese que la punta positiva del multímetro esté conectada al borne de la lámpara como se indica, y que la punta negativa esté conectada al negativo de la fuente PS-1.
Esta configuración serie es usada para medir corrientes.
2-2
EB-101
2-3
5. Gire el control de la tensión de salida de la fuente de alimentación PS- 1 totalmente hacia la derecha (máxima tensión de salida). Mida la corriente que circula a través de la Lámpara L1, e ingrese el valor
indicado en el medidor (en mA). CORRIENTE (LAMPARA 1) =________ mA 6. Reduzca la tensión de salida de PS-1 girando el control de tensión a su posición media. Mida e ingrese el valor de la corriente que circula por la lámpara (mA). CORRIENTE EN L1 =_________ mA 7. Reduzca la tensión de la fuente de alimentación a su valor mínimo. Luego, mida e ingrese la corriente en la lámpara (mA). CORRIENTE EN L1 = _________mA Veamos ahora cómo se mide resistencia con un DMM.
Precaución: Cuando se mide la resistencia de un componente, Ud. debe estar seguro que no haya tensión aplicada ni circule corriente por el mismo. Si esto no se cumple, Ud. puede obtener una lectura falsa de la resistencia o dañar el medidor.
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2-4
8. Desconecte el DMM del circuito. Asegúrese que la tensión de salida de PS-1 es mínima. 9. Lleve el DMM al modo de medición de resistencia (escala de 200 ? ). Si su multímetro no posee esta escala, sitúelo en el rango más cercano a 200 ? . Si no está seguro de cómo hacerlo, consulte a su instructor. 10. Estudie el circuito de la figura, que usamos para medir resistencia.
11. Conecte el DMM para medir la resistencia de la lámpara, como se muestra en la siguiente pantalla. Note que el multímetro fue conectado en paralelo al componente cuya
resistencia quiere medir.
12. Mida e ingrese el valor de la resistencia de la lámpara (? ). RESISTENCIA DE LA LAMPARA L 1 = __________?
EB-101
2-5
13. Ahora mida la resistencia de la lámpara L2 como se muestra a continuación.
Mida e ingrese el valor d e la resistencia de la lámpara L2 (? ). RESISTENCIA DE LA LAMPARA L 2 =_______?
EB-101
3-1
LECCIÓN No. 3: EL MULTIMETRO III OBJETIVOS Esta lección contiene preguntas de repaso, que pondrán a prueba los
conocimientos adquiridos en las dos lecciones anteriores: El Multímetro I y II.
PREGUNTAS de RESUMEN 1. ¿Brilla más la lámpara cuando se aumenta la tensión aplicada? Sí. No.
2. ¿Brilla más la lámpara cuando aumenta la corriente? Sí. No.
3. ¿En qué unidades se midió la corriente en esta práctica? Voltio. Ampere.
Miliampere. Ohmio. Ninguna de las anteriores. 4. ¿Qué podemos decir acerca del sentido de la corriente? Para medir la corriente hay que conectar el terminal positivo del amperímetro al terminal positivo de la tensión. Si el amperímetro es conectado con su terminal negativo al positivo de la tensión, la lectura será negativa. La corriente posee igual intensidad y sentido a lo largo de los componentes conectados en serie. Todas los respuestas son correctas. 5. ¿Por qué es más fácil medir tensión que corriente? Porque los voltímetros son más comunes que los amperímetros. Porque no hace falta desconectar la alimentación cuando se miden tensiones.
Porque no hace falta abrir el circuito para medir tensiones. Porque los voltímetros no tienen tantas escalas para elegir.
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4-1
LECCIÓN No. 4: CODIGO de COLORES de RESISTORES I OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para: 1. Utilizar al código de colores para determinar el valor de un resistor. 2. Utilizar el óhmetro para medir resistencias. 3. Determinar si un resistor determinado se halla dentro de las tolerancias dadas en el código de colores.
DISCUSION Como los resistores utilizados en electrónica son pequeños, no hay lugar para imprimir su valor y tolerancia. Por ello, se utiliza un código de
colores. Leyendo el código de colores en el cuerpo del resistor, podemos conocer
el valor nominal y la tolerancia de cada resistor. Las bandas representan: 1ra banda = 1er dígito 2da banda = 2do dígito 3ra banda = Multiplicador 4ta banda = Tolerancia 5ta banda = Estabilidad a largo plazo La lista de colores estándar es:
Para la primera y segunda banda: Negro = 0
Marrón = 1 Rojo = 2 Naranja = 3 Amarillo = 4
Verde = 5 Azul = 6 Violeta = 7 Gris = 8 Blanco = 9
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4-2
Para la tercera banda, Multiplicador: Negro = 1
Marrón = 10 Rojo = 100 Naranja = 1,000
Verde = 100,000 Azul = 1,000,000 Oro = 0.1 Plata = 0.01 Amarillo = 10,000
La cuarta banda denota la tolerancia: Sin banda = 20% Plata = 10% Oro = 5% Rojo = 2% Marrón = 1% Sea un resistor con las siguientes bandas de colores: ROJO 2
VERDE 5 *
AMARILLO 10 000
ORO ± 5%
La resistencia valdrá: 250.000 O ± 5% (o sea: 250 K O ± 5%) La cuarta banda indica que la tolerancia es ±5 %. El 5% del valor del resistor es: 250,000 * 5% = 250,000 * 0.05 = 12,500 O El mayor valor que puede llegar a tener el resistor es: 250,000 + 12,500 = 262,500 O El menor valor es: 250,000 - 12,500 = 237,500 O El resistor puede tomar cualquier valor entre estos dos extremos. La quinta banda indica el porcentaje en que puede variar su valor en 1.000 horas de uso (estabilidad a largo plazo). sin banda > 1% del valor asignado banda marrón = 1% banda roja = 0.1% banda naranja = 0.01% banda amarilla = 0.001%
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4-3
Fórmulas Código de color de Resistores. Para la primera y segunda bandas: Negro = 0
Marrón = 1 Rojo = 2 Naranja = 3 Amarillo = 4
Verde = 5 Azul = 6 Violeta = 7 Gris = 8 Blanco = 9
Código de colores de Resistencias Para la tercera banda - multiplicador: Negro = 1
Marrón = 10 Rojo = 100 Naranja = 1,000
Verde = 100,000 Azul = 1,000,000 Oro = 0.1 Plata = 0.01 Amarillo = 10,000
La cuarta banda - tolerancia: Sin banda = 20% Plata = 10% Oro = 5% Rojo = 2% Marrón = 1% Quinta banda - Estabilidad a largo plazo Sin banda banda marrón banda roja banda naranja banda amarilla
> 1% del valor asignado = 1% = 0.1% = 0.01% = 0.001%
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4-4
AUTOEXAMEN 1. Un resistor con los siguientes colores: azul/gris/rojo/plata tiene un valor de: 2.3 KO con exactitud del 5% 6.8 O con exactitud del 10% 6.8 KO con exactitud del 10% 680 KO con exactitud del 10% 2. La cuarta banda de un resistor de 3300 O es ORO. El valor de la resistecia es: Exactamente 3300 O Entre 3135 y 3465 O Entre 2970 y 3630 O Entre 2640 y 3960 O 3. Si Ud. quiere cambiar el rango de medición de un óhmetro analógico, Ud. debe:
Es imposible cambiar la escala de un óhmetro. Girar la palanca de la escala del instrumento hacia la derecha. Girar la palanca de la escala del instrumento y anular el medidor. 4. El modo correcto de medir resistencia con un óhmetro analógico es: 1. Seleccione la escala adecuada. 2. Corto circuite las dos puntas de medición. 3. Ajuste la calibración para obtener una lectura de 0 ? . 4. Verifique que la aguja indicadora del medidor apunta a cero. 5. Cuando en el visor de un óhmetro digital se exhibe "|", "OL", o el visor parpadea: El medidor puede estar en un rango bajo. El medidor puede estar en un rango alto. Las conexiones son incorrectas.
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4-5
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar la práctica. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (Multímetro digital)
PROCEDIMIENTO 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Examine los resistores R1, R2, R3 y R4, y observe sus bandas de colores. Utilizando el código de colores, identifique sus valores y tolerancias. Escriba sus resultados en la siguiente tabla:
Resistor
Valor (K ?)
Tolerancia (%)
R1 R2 R3 R4
3. Lleve el DMM al modo de óhmetro (escala de 20 K? ). Mida e ingrese los valores de las resistencias de R1, R2, R3 y R4 en la siguiente tabla:
Resistor
Valor (K?)
R1 R2 R3 R4
4. Use los resultados de la última tabla para calcular los valores permisibles máximo y mínimo para cada resistor. Utilizando los valores obtenidos,
indique si los valores obtenidos se encuentran o no dentro de tolerancia. Para la columna "EN RANGO", ingrese "1" para SÍ y "2" para NO. R R1 R2 R3 R4
Código de Valor Mín Valor Max Valor Medido Color (K?) (K?) (K?) (K?) 6.8 6.8 3.3 3.3 1.2 1.2 1.5 1.5
EN
RANGO
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5-1
LECCIÓN No. 5: CODIGO de COLORES de RESISTORES I I OBJETIVOS Esta lección contiene preguntas de repaso, que pondrán a prueba los conocimientos adquiridos en la lección previa: Códigos de Colores de
Resistores I.
FORMULAS Código de colores de resistores Para la primera y segunda bandas: Negro = 0
Marrón = 1 Rojo = 2 Naranja = 3 Amarillo = 4
Verde = 5 Azul = 6 Violeta = 7 Gris = 8 Blanco = 9
Código de colores de resistores Para la tercera banda - multiplicador: Negro = 1 Marrón = 10 Rojo = 100 Naranja = 1,000
Verde = 100,000 Azul = 1,000,000 Oro = 0.1 Plata = 0.01 Amarillo = 10,000
La cuarta banda - tolerancia: Sin banda = 20% Plata = 10% Oro = 5% Rojo = 2% Marrón = 1% Quinta banda - Estabilidad a largo plazo Sin banda banda marrón banda roja banda naranja banda amarilla
> 1% del valor asignado = 1% = 0.1% = 0.01% = 0.001%
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5-2
PREGUNTAS de RESUMEN
Un resistor tiene un valor de 3.9 KO con una tolerancia del 10%. 1. La gama de resistencias posibles es: 3.8 - 4 K? 3.7 - 4.1 K? 3.45 - 4.35 K? 3.51 - 4.29 K? 2. Un resistor que tiene 3 bandas rojas y una banda plateada tiene un valor de: 2.2 K? con 10% de tolerancia. 2.2 K? con 5% de tolerancia. 22 K? con 10% de tolerancia. 220 ? con 10% de tolerancia. 3. Ud. mide una resistencia de 1.8 KO con un multímetro digital. ¿Qué escala utilizaría Ud. para obtener el resultado más exacto? 0 - 200 ? 0 - 2 K? 0 - 20 K? 0 - 200 K? 0 - 2 M? 4. El código de un resistor es: amarillo, violeta, naranja y oro. Su valor es: 4.7 K? con 5% de tolerancia. 47 K? 5% de tolerancia. 47 K? con 10% de tolerancia. 470 K? con 10% de tolerancia.
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6-1
LECCIÓN No. 6: LEY de OHM I OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para: 1. Demostrar la ley de Ohm en forma experimental. 2. Determinar el valor de los resistores, a partir de valores medidos de tensión y corriente. 3. Determinar la corriente en un circuito a partir de la resistencia (leída mediante el código de colores) y la tensión medida.
4. Determinar la tensión en un circuito a partir de la resistencia (leída mediante el código de colores) y de la corriente medida con un amperímetro.
FORMULAS Ley de Ohm V=I*R
I=V/R R=V/I Donde:
DISCUSION
V = tensión en V
I = corriente en A R = resistencia en ?
La ley de Ohm establece que la tensión en bornes de un resistor es igual al
producto de su resistencia por la corriente que circula por el resistor. Esta ley puede ser utilizada para el cálculo de la tensión, la corriente y la
resistencia. Las ecuaciones son: V=I*R
I=V/R R=V/I Donde:
V = tensión a través del resistor (en V) I = corriente que circula por el resistor (en A) R = resistencia del resistor (en ? )
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6-2
AUTOEXAMEN 1. La corriente es _________ proporcional a la tensión en bornes del resistor. Inversamente Directamente 2. Si la tensión en bornes de un resistor es 60 V y la corriente en el mismo vale 0.05 A, la resistencia vale: 1.2 K? 3 K? 6 K?
12 K? 3. Una corriente de 120 mA circula por un resistor de 150O. La tensión en bornes del resistor será: 1.8 V
18 V 180 V EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar la práctica. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 Uno o dos DMM (multímetros digitales)
PROCEDIMIENTO 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Localice el circuito que contiene PS -1 y R1 (consulte la figura):
EB-101
3. Ajuste la fuente de alimentación PS-1 a su mínima tensión de salida. Conecte R1 y el multímetro a la fuente de alimentación del modo que se
muestra a continuación:
4. Lleve el DMM al modo de medición de tensión continua, en la escala de 10V. Lleve la tensión de CC a cero. Este es el primer valor en la siguiente tabla. 5. Retire el multímetro y ajústelo para medir corrientes (escala de 20mA). Conecte el DMM para medir la corriente en R 1 como se muestra en la
figura:
6-3
EB-101
6-4
Nota: si dispone de dos multímetros, use el primero para medir la tensión
en bornes de R1 y el segundo como amperímetro.
Tensión (V)
Corriente en R1 (mA)
Corriente en R2 (mA)
Corriente en R3 (mA)
0 2 4 6 8
10 Ingrese el valor medido de la corriente en R 1. 6. Repita el procedimiento: lleve la tensión de PS- 1 al valor requerido, mida la corriente que circula por R1, e ingrese su valor. 7. Repita el procedimiento de fijar la tensión y medir la corriente con R 2 en lugar de R1.
EB-101
8. Repita el procedimiento de fijar la tensión y medir la corriente con R 3 en lugar de R1. 9. En los pasos 4 a 7 se procedió a variar la tensión en bornes y anotando los valores de la corriente. Utilizando los resultados de la tabla, dibuje una gráfica de la corriente (en el eje vertical), en función de la tensión en bornes (en el eje horizontal). Muestre los tres conjuntos de resultados en el mismo gráfico y denomínelos R1, R2 y R3.
10. Utilizando la fórmula I = V/R calcule la corriente que circula por cada resistor (cuyos valores son conocidos a partir del código de colores), y marque los puntos con una "X".
6-5
EB-101
7-1
LECCIÓN No. 7: LEY de OHM II OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para: 1. Demostrar la ley de Ohm experimentalmente. 2. Determinar la resistencia a partir de valores medidos de tensión y corriente. 3. Determinar la corriente en un circuito a partir de la resistencia (leída mediante el código de colores) y de la tensión medida. 4. Determinar la tensión en un circuito, a partir de la resistencia (leída mediante el código de colores) y de la corriente medida con un amperímetro.
FORMULAS Ley de Ohm V=I*R I=V/R R=V/I Donde: V = tensión en V I = corriente en A R = resistencia en ?
DISCUSION Esto da como resultado tres importantes ecuaciones que Ud. puede utilizar para el cálculo de cualquiera de los tres parámetros: tensión, corriente y
resistencia. Las ecuaciones son: V=I*R
I=V/R R=V/I Donde : V = tensión en bornes del resistor (en V) I = corriente que circula por el resistor (en A) R = resistencia del resistor (en ? )
EB-101
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar la práctica. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 Uno o dos DMM (multímetros digitales)
PROCEDIMIENTO 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Estudie el circuito:
3. Ajuste la tensión de la alimentación PS-1 a 0 V. 4. Ajuste el multímetro como amperímetro en la escala de 20 mA. 5. Conecte el circuito como se muestra en la figura. Note que el multímetro está conectado para medir la corriente en R1.
7-2
EB-101
7-3
6. Ajuste la fuente de alimentación para que la corriente sea 0 mA (el primer valor en la siguiente tabla). 7. Retire el multímetro, y ajústelo para medir tensiones de CC (escala de 20 V). Mida la tensión en bornes de R 1 e ingrese su resultado en la siguiente tabla. Nota: Si dispone de dos multímetros, use uno de ellos como amperímetro y el otro como voltímetro.
Corriente en R1 ; R2 0 mA 0.2 mA 0.4 mA 0.6 mA 0.8 mA 1.0 mA
Tensión en R1 (V)
Tensión en R2 (V)
Ingrese la tensión que ha medido para una corriente de 0 mA. Repita el procedimiento ajustando la corriente al valor indicado,
midiendo la tensión e ingresando su valor. 8. Repita esta serie de mediciones usando R2 en vez de R1. 9. Estudie el siguiente circuito:
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10. Ajuste la salida de la fuente de alimentación a 10 V utilizando el DMM como voltímetro de CC. 11. Lleve el DMM al modo de amperímetro y seleccione la escala de 20 mA. Conecte el circuito como se muestra en la figura:
12. Mida la corriente e ingrese los valores obtenidos. Corriente en
R1 = _______(mA) R2 = _______(mA) R3 =_______ (mA)
13. En los pasos 5 a 7 se varió la corriente y se anotaron los valores de tensión en bornes de cada resistor.
EB-101
7-5
Utilizando los resultados de la tabla de mediciones de la tensión, dibuje un gráfico de la tensión en función de la corriente y denomínelo Fig. 8. Muestre los resultados en la misma gráfica para R1 y R2. Utilizando la fórmula V = I * R, calcule la tensión en bornes de cada resistor para una corriente de 0.5 mA, y marque los puntos en el gráfico
con una "X". 14. En el paso 11 se midió la corriente al variar la resistencia (con tensión fija). Use los resultados del paso 11 y trace una curva de tensión en función de la resistencia. Calcule el valor de la resistencia que proporciona una intensidad de 5 mA y una tensión de 10V, utilizando la fórmula R = V/I y marcando los
puntos en el gráfico con una "X".
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8-1
LECCIÓN No. 8: LEY de OHM III OBJETIVOS Esta lección contiene preguntas de repaso. Estas preguntas pondrán a prueba
sus conocimientos acerca de las lecciones previas: La Ley de Ohm I y II.
FORMULAS Ley de Ohm V=I*R I=V/R R=V/I Donde: V = tensión en V I = corriente en A R = resistencia en ?
PREGUNTAS de RESUMEN 1. La tensión en bornes de un resistor es directamente proporcional a: La resistencia. La corriente que circula por el resistor. La resistencia y la corriente. 2. La pendiente de la curva I = f(V) es: R R/2 1/R 2R
3. Al aumentar la resistencia a tensión constante: Un aumento de la corriente en el resistor. Una disminución de la corriente. La corriente no varía.
EB-101
8-2
4. Si pudieran medirse la tensión en los bornes y la corriente en un resistor ¿cuántas mediciones serían necesarias para determinar su resistencia? Una de tensión y una de corriente. Dos de cada una de las anteriores. Tres de cada una de las anteriores. Es imposible afirmarlo sin pr obar antes. 5. Se midió una tensión de 2.4 V en bornes de un resistor de 4.7 KO. La corriente vale:
2 µ A 5 mA 0.5 A
0.51 mA
EB-101
9-1
LECCIÓN No. 9: POTENCIA EN UN RESISTOR I OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para determinar la potencia en
un resistor a partir de los valores medidos de corriente y de la tensión.
DISCUSION La potencia en un resistor es el producto de la caída de tensión por la
corriente. Normalmente se mide en Vatios (W). La ecuación para el cálculo de la potencia eléctrica es: P=V*I Donde:
P = potencia (en W) V = tensión (en V) I = corriente (en A)
Podemos combinar la ecuación de la potencia y de la Ley de Ohm para
obtener la relación entre potencia y resistencia: P=I
2 *
R
y
P = V2 / R
Las lámparas brillan debido a la conversión de la energía eléctrica en energía lumínica. En esta práctica, Ud. observará cómo la potencia es dada por el
producto de la caída de tensión y la corriente. Se utilizarán dos lámparas de diferente resistencia para comparar la intensidad con la que brillan. Cuando las respectivas potencia sean iguales,
el brillo será el mismo.
FORMULAS Ecuaciones para el cálculo de la Potencia: P=V*I 2 P=I *R P = V2 / R Donde:
P = potencia (en W) V = tensión (en V) I = corriente (en A)
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AUTOEXAMEN 1. Potencia es: El producto de la corriente por la resistencia. El producto de la tensión por la resistencia. El producto de la corriente por la tensión. 2. La potencia en un resistor es proporcional a: V2
vv V EQUIPO
Los siguientes equipos son necesarios para realizar esta práctica: Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (multímetro digital)
PROCEDIMIENTO Para simular el uso de cargas resistivas y probar su capacidad de resolver problemas, oprima el icono de aplicación en la esquina inferior derecha de la pantalla. Para regresar, cierre la aplicación seleccionando File/Exit en el menú de la
aplicación. Ud. puede practicar antes de regresar. Después de realizado el ejercicio sugerido, Ud. puede agregar los componentes y los instrumentos de medición y
probar qué sucede. Después de terminada la práctica, Ud. dispondrá de otra oportunidad para
utilizar el programa de simulación. 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Estudie el circuito de la figura, que contiene las lámparas L 1 y L2:
EB-101
9-3
3. Lleve las tensiones de PS-1 y PS-2 a 0 V. Conecte el circuito como se indica en la figura:
4. Aumente la tensión de la fuente PS -1 hasta que la lámpara 1 comience a encender. Mida la tensión en la lámpara 1 y luego la corriente que circula por la lámpara 1. Ingrese sus resultados: V =______(V) I =_______ (mA)
EB-101
9-4
Calcule la potencia e ingrese su valor en la siguiente tabla: V (Volt)
LAMPARA 1 I (mA)
P(mW)
5. Ahora aumente la tensión de salida de PS -2 hasta que el brillo de la lámpara L2 iguale al de la lámpara L 1. Mida la tensión en bornes de L 2 y la corriente que circula por dicha lámpara.
Ingrese sus resultados:
V =__________(V) I = __________(mA)
Calcule la potencia. Ingrese el valor calculado en la tabla: V (Volt)
LAMPARA 2 I (mA)
P(mW)
6. Ajuste la tensión en la lámpara L 1 de acuerdo con los valores indicados en la tabla. Ajuste la tensión de la lámpara L2 para hasta igualar los brillos de L 1 y L2. En cada paso ingrese la corriente en L 1 y en L2, y la tensión en L 2.
Ingrese sus resultados en la siguiente tabla.
EB-101
9-5
L1 V
(Volt)
I (mA)
L2 P (mW)
V
(Volt)
I (mA)
P (mW)
5 6 7 8 9
10 7. Utilizando la fórmula P = V * I, calcule la potencia en cada lámpara para cada ajuste de tensión. Ingrese los valores calculados en la tabla.
EB-101
10-1
LECCIÓN No. 10: POTENCIA EN UN RESISTOR I I OBJETIVOS Esta lección contiene preguntas de repaso, que pondrán a prueba los
conocimientos adquiridos en la lección anterior: Potencia en un Resistor I.
FORMULAS Ecuaciones para el cálculo de la Potencia: P=V*I 2 P=I *R P = V2 / R Donde: P = potencia (en W) V = tensión (en V) I = corriente (en A)
PREGUNTAS de RESUMEN 1. El método de comparar la intensidad del brillo entre dos lámparas con el objeto de determinar si sus potencias son iguales es: Es exacto. Es aproximadamente exacto. Es totalmente incorrecto. 2. Cuando la tensión en dos lámparas es la misma, brillarán con la misma intensidad. Verdadero. Falso. 3. En un resistor se disipan 470 mW. La corriente es conocida y vale 20 mA. La tensión aplicada al resistor es: 5V
53.4 V 23.5 V 0.012 V
EB-101
11-1
LECCIÓN No. 11: RESISTORES EN SERIE OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para: 1. Utilizar el DMM como óhmetro para la medición de resistores conectados en serie.
2. Medir caídas de tensión en resistores conectados en serie. Nota: en todos los cursos de esta serie, usamos la notación 2K2 para 2.2 K? .
denotar
DISCUSION Cuando varios resistores se conectan como los vagones de un tren, la misma
corriente circula por todos ellos. Se dice que los resistores están en serie. Los resistores conectados en serie pueden ser reemplazados por un único resistor equivalente, sin que esto afecte en modo alguno el funcionamiento
del circuito.
FORMULAS La fórmula de la resistencia equivalente serie es: Rs = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
La resistencia equivalente serie es: RS=R1+R2+...+Rn
AUTOEXAMEN 1. La resistencia equivalente de resistores conectados en serie es: Siempre mayor que el valor de cualquiera de los resistores. Siempre menor que el valor de cualquiera de los resistores. Mayor o menor que el valor de cualquiera de los resistores. 2. La caída de tensión en una red de resistores conectados en serie es igual a: El producto de las caídas de tensión en los resistores. La suma de las caídas de tensión en los resistores. No hay una relación simple entre una tensión particular y la caída de tensión en todos los resistores.
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11-2
EQUIPO
Los siguientes equipos son necesarios para la realización de la práctica. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (multímetro digital) PROCEDIMIENTO Los conductores que Ud. utiliza poseen resistencia, y están conectados en serie con los resistores del circuito. Para medir la caída en los conductores, oprima el
icono de aplicación en la esquina inferior derecha de la pantalla. Para regresar, cierre la aplicación seleccionando File/Exit en el menú de la
aplicación. Después de realizado el ejercicio sugerido, Ud. puede agregar los componentes
y los instrumentos de medición y probar qué sucede. Después de terminada la práctica, Ud. dispondrá de otra oportunidad para
utilizar el programa de simulación. 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Determine los valores de R 5, R 6, R7, R8, R9, y R10, utilizando el código de colores. Mida las resistencias con el multímetro. Ingrese en la tabla los
valores deducidos del código de colores y los valores medidos.
RESISTOR R5 R6 R7 R8 R9 R10
CODIGO COLOR (K?)? VALOR MEDIDO (K?)
EB-101
3. Estudie el siguiente circuito.
4. Conecte el DMM para medir la resistencia de R 5 y R 6 como se muestra en la siguiente pantalla.
Mida e ingrese el valor de la resistencia combinada de R 5 y R6. RESISTENCIA SERIE (medida) = ___________ (K?) RESISTENCIA SERIE (calculada) = 1 + 6.8 =_________(K?)
11-3
EB-101
5. Conecte el DMM para medir la resistencia combinada de R 7 y R8 como se muestra a continuación:
Mida e ingrese el valor de la resistencia combinada de R 7 y R8. RESISTENCIA SERIE (medida) = ________(K ? ) RESISTENCIA SERIE (calculada) = ______(K ? ) 6. Estudie el siguiente circuito:
11-4
EB-101
11-5
7. Conecte las cuatro resistencias del modo mostrado:
Mida e ingrese el valor de las resistencias combinadas de R5, R6, R7 y R8. RESISTENCIA SERIE (medida) = _________(K ?) RESISTENCIA SERIE (calculada) =______(K ?) En esta parte del experimento, el Modo de Práctica, el circuito sufrirá una serie de cambios. Ud. deberá hallar qué componentes han sido modificados. 8. R5 ha sido modificada. Mida e ingrese el valor de la resistencia combinada de los 4 resistores. Resistencia total serie medida = ______(K? ) Encuentre el nuevo valor de R5 por medio de despeje algebraico: Rs = R5 + R6 + R7 + R8
=>
R5 = Rs - (R6 + R7 + R8)
Valor calculado de R5 = Rs - (R6 + R7 + R8) =____________(K?) Mida la resistencia de R5. Valor medido de R5 =___________ (K? )
EB-101
11-6
9. Ajuste la fuente de alimentación PS-1 a 0 Volt. Conéctela a la conexión serie de resistores R5-R8 para suministrar tensión al circuito. Ajuste ahora
la tensión aplicada a 5 Volt.
Mida e ingrese la caída de tensión en cada uno de los resistores. R5 =__________(V) Tensión aplicada a: R6 =_________ (V) R7 =_________ (V) R8 = _________(V) 10. El valor de uno de los resistores conectados en serie ha sido cambiado. Mida e ingrese el valor de la tensión sobre cada uno de los resistores en estudio: Tensión en:
R5 =__________(V) R6 =_________ (V) R7 =_________ (V) R8 = _________(V)
PREGUNTAS de RESUMEN 1. El cortocircuitar uno o más resistores conectados en serie: Incrementa la resistencia total. Disminuye la resistencia total. 2. Suponga que una de las conexiones dentro de un arreglo de resistores en serie está abierta. La resistencia de todo el circuito será: Cero.
Infinita.
EB-101
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LECCIÓN No. 12: LEY de TENSIONES de KIRCHHOFF OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para: 1. Utilizar el multímetro para medir caídas de tensión en circuitos serie. 2. Demostrar en circuitos serie la ley de las tensiones de Kirchhoff.
DISCUSION La ley de las tensiones de Kirchhoff establece que la suma algebraica de las tensiones en una malla cerrada es cero. Para utilizar esta ley, elija una malla
cerrada para analizar. Elija un punto de inicio. A partir del mismo, recorra la malla, terminando en
el punto donde comenzó. Siguiendo el recorrido de la malla, sume las caídas de tensión en cada componente. Si la tensión en el componente es positiva, la acompañará un signo "+", y si la tensión es negativa, la acompañará un signo "-".
Cuando haya completado el recorrido, la suma de las caídas de tensión
será cero.
AUTOEXAMEN 1. Dos resistores son conectados en serie. Se sabe que la caída de tensión en cada resistor es 8V, por lo que la caída en ambos resistores es: 4V 8V 16 V
2. La suma algebraica de las caídas de tensión en una malla de un circuito cerrado es: La tensión de la batería. Cero.
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EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar la práctica. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (digital)
PROCEDIMIENTO 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, hasta conectarla al PU Z-2000. 2. Ubique el circuito que se muestra a continuación:
3. Verifique que la salida de la fuente PS -1 es 0 V. 4. Conecte R5, R6, R7, R8 y la fuente de alimentación en serie, como se muestra. Luego lleve la salida de PS-1 a 8 V.
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12-3
Nota: Ud. ahora demostrará la ley de las tensiones de Kirchhoff midiendo
las caídas de tensión en cada componente de la malla consistente en R5, R6, R7 y R8; y la fuente PS -1. Para trabajar correctamente con la LVK debemos realizar la mediciones de las caídas de tensión en la misma dirección todo el tiempo. Trabaje en dirección horaria, y siempre realice la medición con el terminal (+) del multímetro conectado al lado del componente que se encuentra primero en
el movimiento horario alrededor de la malla. Voltios[v] VR5 VR6 VR7 VR8 PS-1
5. Comience la medición seleccionando en el multímetro la escala de tensiones de CC. Conecte el terminal (+) del multímetro al lado izquierdo de R5, y el (-) en el lado derecho de R 5. Mida la caída de tensión, cuidando de observar si esta es (+) o ( -). Continúe con cada resistor en la malla, siempre conectando el lado (+) del medidor primero. Finalmente mida la tensión de la fuente de alimentación, para completar la malla (la cual será una lectura ( -).
6. Sume algebraicamente (es decir, tomando en cuenta el signo) las c aídas de tensión. Suma de las caídas en la malla: = ___________(V) 7. Lleve la salida de ambas fuentes a 0V. Estudie el circuito que se muestra en la siguiente figura, observando la
polaridad de las fuentes de alimentación.
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12-4
8. Conecte el circuito como se muestra a continuación:
9. Ubique las salidas de las fuente PS-1 en 6 Volt y de PS-2 en -3 Volt. Voltios[v] VR5 VR6 VR9 VR10 PS-2 PS-1
10. Comenzando por la izquierda de R5 y siguiendo en sentido de las agujas del reloj, mida e ingrese las tensiones alrededor de la malla formada por R5, R6, R9, R10, y las fuentes PS-2 y PS-1.
Voltios[v] VR5 VR6 VR9 VR10 PS-2 PS-1
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12-5
11. Sume las seis tensiones algebraicamente (valores "+" y "-"). SUMA DE LAS TENSIONES ALREDEDOR DE LA MALLA = ___(V) Ud. ha completado el procedimiento experimental, y demostró que la suma
de las caídas de tensión en una malla cerrada es cero. En esta parte de la práctica, el sistema EB -2000 modificará el circuito. Aquí podrá aplicar los principios teóricos aprendidos en las actividades
experimentales. Voltios[v] VR5 VR6 VR9 VR10 PS-2 PS-1
12. Comenzando por el lado izquierdo de R5 y recorriendo en sentido horario, mida e ingrese las tensiones alrededor de la malla. 13. Sume algebraicamente las 6 caídas de tensión (valores "+" y "-"). SUMA DE LAS CAIDAS DE TENSION EN LA MALLA = = ___(V)
PREGUNTAS de RESUMEN 1. El valor absoluto de la suma de todas las tensiones en los resistores es: Menor que la suma de las tensiones de las fuentes. Mayor que la suma de las tensiones de las fuentes. Cero.
Igual que la suma de las tensiones de las fuentes. 2. Una batería de 9 V es conectada a dos resistores conectados en serie: R y 2R. La tensión en bornes de R será: 9 V. 6 V. 3 V. 0 V.
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13-1
LECCIÓN No. 13: DIVISORES de TENSION OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. podrá: 1. Calcular la salida de un divisor de tensión. 2. Comprobar el principio del divisor de tensión por medición directa.
DISCUSION El divisor de tensión es una red de resistores utilizada para reducir una
tensión a un valor menor. La fórmula para calcular la caída de tensión a través de la resistencia de
salida es: Vsal =
La resistencia de salida R8 x Ven = R7 R8 X V(PS - 1) Resistencia total del circuito
FORMULAS La fórmula para calcular la caída de tensión a través de la resistencia de salida es: La resistencia de salida Vsal = x Ven Resistencia total del circuito
AUTOEXAMEN 1. La tensión en la salida de un divisor de tensión es: Mayor que la tensión de entrada. Menor que la tensión de entrada. Cero.
2. Cuando se incrementa la resistencia de salida, la tensión de salida: Crece. Disminuye.
Permanece constante.
EB-101
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para la realización del experimento. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (Multímetro digital)
PROCEDIMIENTO Para comprobar sus habilidades en la resolución de problemas, oprima el
icono de aplicación en la esquina inferior derecha de la pantalla. El módulo de resolución de problemas maneja la obtención de una tensión deseada
usando resistores conocidos. Para regresar, cierre la aplicación seleccionando File/Exit. Puede experimentar antes de regresar. Tras realizar el ejercicio sugerido, Ud. puede, si lo desea, añadir componentes e instrumentos de medición, y
comprobar los resultados. 1. Coloque la plaqueta EB-101 sobre la guía de las tarjetas, y conéctela el PUZ-2000. 2. Ubique el circuito que contiene los resistores R7 y R8, como se muestra en la figura.
3. Lleve las tensiones de ambas fuentes a 0 V. Conecte R 7 y R8 como divisor de tensión.
13-2
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13-3
4. Lleve la salida de PS-1 a 7.5 V. Use el DMM para medir la tensión de la fuente y en bornes de R 8. Anote ambos valores en la tabla. 5. Utilizando la fórmula de divisores de tensión, calcule la tensión teórica de salida usando R8 como resistencia de salida, y R 7+R8 como la
resistencia total. Registre los resultados en la tabla. Tensión de la fuente Tensión en R8 Tensión calculada de salida
6. Lleve la salida de PS-1 a 0 V y desconecte el circuito. Estudie el circuito de la figura.
EB-101
13-4
7. Conecte el circuito como se muestra:
8. Lleve la salida de PS-1 a 8V. Mida e ingrese la tensión de salida del divisor (sobre R8). 9. Calcule la salida del divisor usando la fórmula del divisor de tensión. Tensión en R8 Tensión de salida calculada
PREGUNTAS de RESUMEN 1. Para obtener una referencia de tensión de 4 V dada una fuente de tensión de 12 V y seis resistores de 2 KO en serie, la salida es tomada sobre: Un resistor. Dos resistores. Tres resistores. Cuatro resistores. 2. En un circuito conformado por una batería de 12 V conectada a do s resistores en serie: uno de 5.1 KO y el otra de 2.2 KO, la tensión en el resistor de 2.2 KO será:
8.38 V 5.45 V 3.62 V 1.64 V
EB-101
14-1
LECCIÓN No. 14: RESISTORES en PARALELO OBJETIVOS Al final de esta lección, Ud. podrá: 1. Conectar resistores en distintos circuitos paralelo. 2. Usar el multímetro para medir la conductancia de varios circuitos en paralelo.
DISCUSION Dos resistores se hallan en paralelo cuando sus bornes están conectados a un mismo nodo. Por lo tanto, la caída de tensión es la misma en cada uno
de los resistores. Un grupo de resistores en paralelo siempre puede reemplazarse por un solo
resistor equivalente. Para dos resistores en paralelo, la resistencia equivalente se
calcula como:
Rp = R1 x R2
R1 R2
Para calcular los equivalentes de más de dos resistores en paralelo, deben
convertirse a sus conductancias por medio de la relación: Conductancia =
1 Resistencia
o
G=
1 R
Entonces use la ecuación: Gp = G1 + G2 + G3 + ... + Gn Finalmente, la resistencia equivalente se calcula convirtiendo Gp a Rp.
EB-101
14-2
FORMULAS Resistencia Total - Conexión en Paralelo 1 1 1 1 1 + + ……. + = + Rp R1 R2 R3 Rn
or
Gp = G1 + G2 + G3 + ...+ Gn Para dos resistores esta ecuación será: Rp = R1 x R2 R1 R2
AUTOEXAMEN 1. La resistencia equivalente de un conjunto de resistores conectados en paralelo es: Siempre mayor que el valor de los resistores individuales. Siempre menor que el valor de los resistores individuales. Puede ser menor que el valor de los resistores individuales. 2. La caída de tensión en resistores conectados en paralelo es igual a: El producto de las tensiones parciales de cada resistor. La suma de las tensiones parciales de cada resistor. La tensión en cualquier resistor por separado. EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para la realización del experimento. Módulo PUZ-2000 EB-101 plaqueta DMM (multímetro digital)
PROCEDIMIENTO 1. Deslice la plaqueta EB-101 en las guías, y conéctela al PU Z-2000. 2. Localice los circuitos que contienen los resistores R1, R2 y R3. 3. Use el DMM para medir los valores de R 1, R2 y R3. Anote sus resultados:
EB-101
14-3
R1 R2 R3
(K? ) (K? ) (K? )
4. Estudie en la siguiente figura cómo conectar R 1 y R2 en paralelo:
5. Conecte R1 y R2 en paralelo:
6. Mida y anote la resistencia total de la combinación en paralelo. Resistencia paralelo de R1 y R2 =______(K?) 7. Conecte R1 y R3 en paralelo. Mida y anote la resistencia en paralelo. Repita el procedimiento para R2 y R3. Resistencia en paralelo de R1 y R3 =______(K?) Resistencia en paralelo de R2 y R3 =______(K?)
EB-101
14-4
8. Conecte en paralelo R1, R2 y R3. Mida e ingrese la resistencia en paralelo: Resistencia en paralelo de R1, R2 y R3 =______(K?)
En esta parte del experimento, el circuito sufrirá modificaciones. 9. El valor de R1 ha sido cambiado. Mida y anote la nueva resistencia equivalente de la conexión paralelo de R 1 y R2. Nueva resist. paralelo de R 1 y R2 = ______(K?) 10. Calcule el nuevo valor de R1 usando la ecuación: R1 =
Rp x R2 =______(K?) R2 Rp
Conecte R1, R2 y R3 en paralelo. Conéctelos a la fuente de alimentación PS-1. Fije la tensión de salida en 5 V. Mida la corriente en cada resistor, así como la corriente total proveniente de la fuente de alimentación PS-1. Registre sus resultados:
Current mA R1 R2 R3
Total
PREGUNTAS de RESUMEN 1. Cortocircuitar un resistor en un arreglo paralelo causa: Aumenta la resistencia equivalente. Disminuye la resistencia equivalente. Causa resistencia cero (cortocircuito). Causa resistencia infinita. 2. Al desconectar un resistor en un arreglo paralelo: Incrementa la resistencia equivalente. Disminuye la resistencia equivalente. Causa un cortocircuito. Causa una resistencia infinita.
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15-1
LECCIÓN No. 15: LEY de LAS CORRIENTES de KIRCHHOFF OBJETIVOS Al final de esta lección, Ud. será capaz de: 1. Medir la corriente en circuitos conectados en paralelo. 2. Usar estos valores para comprobar la ley de las corrientes de Kirchhoff.
DISCUSION La ley de las corrientes de Kirchhoff afirma que la suma algebraica de las corrientes que fluyen hacia un nodo cualquiera de un circuito es igual a cero. Definiremos las "corrientes que fluyen hacia el nodo" como positivas, y "corrientes que fluyen desde el nodo" como negativas. Esto es una simple
convención. Para comprobar la ley de las corrientes, mediremos todas las corrientes que circulan desde y hacia un nodo. Para medir corrientes en un nodo, conecte el extremo (-) del medidor al nodo, y el extremo (+) al componente
entrante o saliente.
AUTOEXAMEN 1. La ______ algebraica de las ________ que fluyen desde y hacia un ______ cualquiera de un circuito es _______. Producto, corriente, nodo, cero. Suma, corriente, nodo, cero. Suma, tensión, nodo, cero. Suma, tensión, malla, cero. 2. Estudie el circuito en la siguiente figura:
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3. Observe la figura. Si PS-1 es 6 V, los valores de los resistores son los codificados en la plaqueta, la intensidad de la corriente que proporciona PS-1 es: - 7.7 mA 1.8 mA 6.8 mA 7.7 mA EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar el experimento. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (Multímetro digital)
PROCEDIMIENTO 1. Coloque la plaqueta EB-101 en las guías de tarjetas, y conéctelo al PUZ-2000. 2. Localice el circuito que contiene los resistores R 1, R2 y R3, como se muestra en la figura.
3. Lleve la salida de las fuentes a 0 V. Conecte el circuito:
EB-101
15-3
4. Lleve la salida de PS-1 a 6 V. 5. Mida y anote las corrientes que circulan desde/hacia el nodo a través de R1, R2 y R3 (dichas corrientes serán negativas). La corriente a través de: Corriente desde PS-1
R1= R2= R3= =
[mA] [mA] [mA] [mA]
Ahora, mida y anote la corriente que ingresa en el nodo desde la
fuente de alimentación. Esta corriente será considerada positiva. 6. Para calcular la corriente total en el nodo, sume las cuatro corrientes algebraicamente (respetando sus signos). Suma de las corrientes en el nodo = _________(mA) 7. Lleve la salida de PS-1 a 0 V. Estudie el circuito de la figura:
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15-4
8. Conecte el circuito como se indica:
9. Fije la salida de PS -1 en 6 V, y la salida de PS-2 en -3 V. 10. Mida y anote la corriente que circula por R1, R2, R3 y R4. Corriente en:
Corriente desde PS-1
R1= R2= R3= R4= =
[mA] [mA] [mA] [mA] [mA]
Mida y anote la corriente al nodo desde la fuente de alimentación. 11. Para calcular la corriente total en el nodo, sume las cuatro corrientes algebraicamente (respetando sus signos). Suma de las corrientes en el nodo = ________(mA)
PREGUNTAS de RESUMEN 1. La corriente total que sale de un nodo es: Positiva Negativa
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15-5
2. La suma de las corrientes en un nodo es: Igual a la suma de las corrientes que fluyen desde el nodo. Mayor que la suma de la corriente que fluye desde el nodo Menor que la suma de la corriente que fluye desde el nodo. Siempre cero. 3. Refiérase a la primera figura. Suponga que PS-1=10 V y todos los resistores son iguales. La relación entre la corriente total
corriente que fluye por cada resistor es: ITotal = IR ITotal = 2 * I R ITotal = 3 * I R
y la
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16-1
LECCIÓN No. 16: DIVISORES de CORRIENTE OBJETIVOS Al final de esta lección, Ud. estará en capacidad de: 1. Calcular la conductancia en circuitos paralelos. 2. Calcular la corriente usando el principio de los divisores de corriente. 3. Medir la corriente en circuitos paralelos y comprobar el principio de los divisores de corriente.
DISCUSION Un divisor de corriente es una red de resistores en paralelo que se reparten
entre ellos la corriente. La fórmula para calcular la salida es : I =
conductancia seleccionada conductancia total en paralelo
*
Itotal
Conductancia = G = 1
Donde:
R
FORMULAS Salida de una red de divisores de corriente: Iout =
Donde:
conductancia seleccionada I conductancia total en paralelo * in
Conductancia =
1 Resistencia
EB-101
16-2
AUTOEXAMEN Estudie el circuito en la siguiente figura y conteste las siguientes preguntas.
1. En la figura, si R 1 = 10O y V = 6 V, ¿cuánta corriente fluye por R 1? 1.2 A
0.48 A 0.6 A
1.00 A 2. En la figura, si R 2 = 40O y V = 6 V, ¿cuánta corriente fluye por R 2? 0.15 A 0.24 A 0.52 A 1.00 A EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar el experimento. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (Multímetro digital)
PROCEDIMIENTO 1. Coloque la plaqueta EB-101 en las guías y conéctela en el PUZ-2000. 2. Ubique el circuito que contiene los resistores R1, R2 y R3, como se muestra en la siguiente figura.
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16-3
3. Lleve la salida de las fuentes de alimentación a 0 V. Conecte el divisor de corriente:
4. Fije la salida de PS -1 en 10 V. 5. Calcule y anote las conductancias de R 1, R2 y R3 (tome tres dígitos después de la coma). La unidad de conductancia es el Siemens (a veces llamado mho). La conductancia de un resistor de 2K? es 0.5 mS. G1 G2 G3 Gt= G1+G2+G3
mS mS mS mS
Sume las conductancias para obtener la conductancia total de la red. 6. Mida la corriente entrante al divisor de corriente: Ien =________(mA)
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16-4
7. Usando la fórmula: conductancia seleccionada * IENT, conductancia total en paralelo corriente de salida en R1, R2 y R3. ISAL=
ISAL en:
R1 = R2 = R3 =
calcule y registre la
(mA) (mA) (mA)
8. Compruebe los cálculos midiendo la corriente en los tres resistores. Ingrese sus resultados en la siguiente tabla: ISAL
medido
en:
R1 = R2 =
R3 =
(mA) (mA) (mA)
PREGUNTAS de RESUMEN 1. Por tres resistores de 10O, 27 O y 56O conectados en paralelo circula una corriente total de 1 A. Cuál es la corriente en el resistor de 10 O? 0.645 A 0.239 A 0.514 A 0.115 A 2. Por tres resistores de 10O, 27 O y 56O conectados en paralelo circula una corriente total de 1 A. ¿Cuál es la corriente en el resistor de 27O? 0.645 A 0.239 A 0.514 A 0.115 A 3. Por tres resistores de 10O, 27 O y 56O conectados en paralelo circula una corriente total de 1 A. ¿Cuál es la corriente que circula por el
resistor de 56O? 0.645 A 0.239 A 0.514 A 0.115 A
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17-1
LECCIÓN No. 17: CIRCUITOS SERIE-PARALELO OBJETIVOS Tras completar esta Lección, Ud. estará capacitado para: 1. Calcular la resistencia equivalente de circuitos serie -paralelo. 2. Usar el DMM para medir la resistencia equivalente de circuitos serie paralelo.
DISCUSION La mayoría de los circuitos resistivos pueden ser convertidos a circuitos mas sencillos reemplazando las combinaciones de resistores en serie o en
paralelo por sus resistencias equivalentes. Para ello, se reemplaza metódicamente toda combinación serie o paralelo por una única resistencia equivalente. Este procedimiento se repite hasta que todas las combinaciones paralelo y serie hayan sido eliminadas. De esta manera, los circuitos serie-paralelo pueden ser reducidos a circuitos
más simples.
FORMULAS Resistencia total - Conexión Serie Rs = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
Resistencia Total - Conexión Paralelo 1
Rp
=
1 1 1 1 + + ……. + + R1 R2 R3 Rn
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para la realización del experimento. Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (Multímetro digital)
EB-101
17-2
PROCEDIMIENTO 1. Coloque la plaqueta EB-101 en las guías de tarjetas, y conéctela al PUZ- 2000. 2. Registre los códigos de color de los resistores: R11, R12, R13, R14, R15, R16, R17 y R18 en la tabla de la siguiente pantalla.
Resistor R11 R12 R13 R14 R15 R16 R17 R18
Valor O O O O KO KO KO KO
3. Ahora, convierta la red conformada por los resistores R 11 al R14 a sus resistores equivalentes utilizando el siguiente método: a) Convierta R 12 y R13 (en paralelo) a una sola
resistencia equivalente.
R12 paralelo con R13 = _______( ?)
b) El circuito ahora contiene el circuito en serie de R 11, la resistencia calculada anteriormente, y R14. Calcule su valor: RESISTENCIA EQUIVALENTE = _______( ?) 4. Convierta la red conformada por los resistores R 15 al R18 a sus resistores equivalentes utilizando el siguiente método: a) Calcule el resistor equivalente de R16 y R18: Valor equivalente de R16 y R18 = _______( K?) b) Esta nueva resistencia está en paralelo con R17. Calcule el valor de esta combinación: R17 en paralelo con el valor anterior =
c) Este valor está en serie con R15.
_______( K?)
EB-101
17-3
Calcule la resistencia total equivalente de toda la red: Resistencia Equivalente de la red = _______( K?) 5. Mida con el DMM la resistencia equivalente de la red formada por R 11 hasta R14: Resistencia Equivalente R11-R14 = _______( ?) 6. Mida la resistencia equivalente de la red que consta de R 15 a R18: Resistencia equivalente R15-R18 = _______( K?) 7. Compare sus mediciones con sus cálculos. Si la diferencia entre ambos es mayor del 10%, consulte a su instructor. Red de Resistores R11-R14 R15-R18
Calculado _________O _________KO
Valor Medido _______O _______KO
En esta parte del experimento, el circuito sufrirá una modificación. 8. El circuito (R11, R12, R13 y R14) ha sido modificado. Ubique el lugar donde el cambio tuvo lugar midiendo resistencias con el DMM. NUEVA RESISTENCIA TOTAL = _______( ?)
¿Qué cambio se introdujo en el circuito? R11 ha sido cortocircuitado. R12 ha sido desconectado. R13 ha sido desconectado. R14 ha sido cortocircuitado.
9. El circuito formado por R 15, R16, R17 y R18 ha sido modificado. Ubique el lugar donde el cambio tuvo lugar midiendo resistencias con el DMM.
NUEVA RESISTENCIA TOTAL = _______( ?) 10. ¿Qué cambio se introdujo en
el circuito?
R15 ha sido cortocircuitado. R16 ha sido desconectado. R17 ha sido desconectado. R18 ha sido cortocircuitado.
EB-101
LECCIÓN No. 18: DIAGNOSTICO - PREPARACION OBJETIVOS Al finalizar esta lección, Ud. estará capacitado para: 1. Determinar las tensiones, corrientes y resistencias de circuitos operativos. 2. Familiarizarse con los diversos circuitos en los que Ud. será capaz de probar y localizar componentes defectuosos.
DISCUSION Algunos de los circuitos que ha estudiado durante los diferentes experimentos en este curso serán conectados entre sí, para así crear el
circuito que usará en las actividades de diagnóstico. Para diagnosticar problemas relacionados con equipos electrónicos, Ud. deberá familiarizarse con los parámetros que caracterizan al circuito al operar correctamente, realizando mediciones que tomará como referencia
para análisis posteriores. Estas mismas mediciones, realizadas en un sistema con fallas, nos
indicarán dónde se halla la anomalía. Las fallas se localizan probando en cada etapa del sistema, para determinar si la tensión de salida, o cualquier otro parámetro conocido, opera bajo
condiciones normales. El seguimiento de la señal puede empezar desde la misma señal de entrada. Luego, la señal en cada etapa debe ser medida, y comparada con la correspondiente a un sistema en perfecto estado. El seguimiento de la señal
debe ir en la dirección del flujo de la corriente dentro del sistema. Otro método de trabajo posible es comenzar por el final del circuito, e ir
siguiendo las señales de salida en cada etapa, hasta el inicio. Así, una serie de mediciones en el circuito en cuestión podrán ayudarlo
para la localización de la falla actual. En esta lección, Ud. realizará todas las mediciones necesarias para prepararse para los ejercicios de resolución de problemas en las siguientes
dos lecciones.
18-1
EB-101
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar la práctica: Módulo PUZ-2000 Plaqueta EB-101 DMM (multímetro digital)
PROCEDIMIENTO 1. Ubique la placa EB-101 en las guías de tarjeta, y conéctela al PUZ-2000. 2. Lleve la salida de ambas fuentes de alimentación a 0 V. Estudie el siguiente circuito:
3. Conecte el circuito como se muestra:
18-2
EB-101
18-3
4. Lleve la salida de PS -1 a 10 V y la salida de PS-2 a -5 V. Tensión en bornes R5 R6 R7 R8 R9 R10 R15 R16 R17 R18
Voltios
5. Mida e ingrese la tensión en bornes de cada resistor en la tabla. Si dispone de una impresora, imprima esta pantalla para referencia en los ejercicios posteriores. De lo contrario, cópiela en su cuaderno.
EB-101
LECCIÓN No. 19: DIAGNOSTICO - PRUEBA OBJETIVOS Tras una breve discusión sobre el modo de diagnosticar problemas, deberá resolver una prueba que consta de cuatro fallas seleccionadas al azar.
DISCUSION En esta prueba se evaluarán sus habilidades de diagnóstico. Ud. necesitará
los valores de las mediciones efectuadas en la lección anterior. El procedimiento de diagnóstico apropiado es seguir las tensiones relevantes a lo largo del circuito, comparándolas con las tensiones medidas
en un circuito que funciona de manera correcta.
El nodo en el que se mide una anormal nos indica la proximidad del componente averiado. Para indicar al sistema que halló la causa de la falla, haga clic con el mouse en la descripción más adecuada en la tabla de fallas del EB-101. En el modo de Prueba, las fallas son insertada automáticamente, una a la vez, por la unidad PUZ-2000. Al localizar la posible falla, refiérase a la
Tabla de Fallas para seleccionar la descripción más apropiada. Si la avería no es localizada en unos 20 minutos, minutos, el sistema señalará el
código de falla correcto. Se permiten hasta tres intentos. Hay una penalización de 8 puntos por c ada intento incorrecto. Se le otorgará una bonificación de 4 puntos si Ud. encuentra las cuatro fallas sin equivocarse, dentro de un período de 20
minutos.
19-1
EB-101
19-2
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar las pruebas. Módulo PUZ-2000 EBEB-101 plaqueta DMM (Multímetro digital)
PROCEDIMIENTO Si el circuito está desconectado, conéctelo como se indica. Luego, lleve la tensión de PS-1 a 10 V y la tensión de PS-2 a -5 V.
COMPONENTE DESCRIPCION FALLA R5 cortocircuito R5 resistencia incrementada R6 cortocircuito R6 resistencia disminuída R7 resistencia incrementada R8 cortocircuito R9 resistencia disminuída R10 circuito abierto R15 cortocircuito R15 resistencia incrementada R16 resistencia disminuída R17 cortocircuito R17 circuito abierto R18 cortocircuito R18 circuito abierto
EB-101
LECCIÓN No. 20: MARATON de DIAGNOSTICO OBJETIVOS En esta Lección Ud. realizará una Maratón de Diagnóstico que consta de una serie de fallas aleatorias.
DISCUSION En esta prueba se evaluarán sus habilidades de diagnóstico. Ud. necesitará
los valores de las mediciones efectuadas en la Lección Nº 18.
El procedimiento de diagnóstico apropiado es seguir las tensiones relevantes a lo largo del circuito, comparándolas con las tensiones medidas
en un circuito que funciona de manera correcta. El nodo en el que se mide una anormal nos indica la proximidad del componente averiado. Para indicar al sistema que halló la causa de la falla, haga clic con el mouse en la descripción más adecuada en la tabla de fallas del EB-101. En el modo de Maratón de Diagnóstico, las fallas son insertadas al azar,
una a la vez, cíclicamente. Una vez insertadas todas las fallas, se las selecciona de nuevo, esta vez en diferente orden. A diferencia del modo de Prueba, la respuesta correcta no
será mostrada luego de varios intentos incorrectos. La sesión puede consistir de hasta 99 intentos, en 99.9 minutos. Al encontrar la supuesta falla, refiérase a la Tabla de Fallas y elija mediante el
mouse la descripción más apropiada.
20-1
EB-101
20-2
EQUIPO
El siguiente equipo es necesario para realizar las pruebas: Módulo PUZ-2000 EB-101 plaqueta DMM (Multímetro digital)
PROCEDIMIENTO Si el circuito está desconectado, conéctelo como se indica. Luego, lleve la tensión de PS-1 a 10 V y la tensión de PS-2 a -5 V.
COMPONENTE R5 R5 R6 R6 R7 R8 R9 R10 R15 R15 R16 R17 R17 R18 R18
DESCRIPCION FALLA cortocircuitado resistencia incrementada cortocircuitado resistencia disminuída resistencia incrementada cortocircuitado resistencia disminuída circuito abierto cortocircuitado resistencia incrementada resistencia disminuída cortocircuitado circuito abierto cortocircuitado circuito abierto
