Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Campo 4 Laboratorio de Análisis de Circuitos ráctica No! " # $%ENC&A EN C' (LE) 'E *$ULE +ui, +am-re, *os.ua Adrian No! Cuenta! 4/4012234 ro! SA5AS FL$+ES ASCENC&$ 6rupo7 /48/95
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Objetivos
1.- Determinar la potencia disipada en un circuito resistivo conectado en serie y paralelo. 2.- Demostrar que esta potencia se puede determinar mediante tres métodos diferentes. Introducción. LEY DE JOULE
La ley de la conservación de la energía afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se puede cambiar de una forma a otra. l circular una corriente eléctrica a través de un conductor el movimiento de los electrones dentro del mismo produce c!oques con los "tomos del conductor cuando adquieren velocidad constante, lo que !ace que parte de la energía cinética de los electrones se convierta en calor, con un consiguiente aumento en la temperatura del conductor. #ientras m"s corriente fluya mayor ser" el aumento de la energía térmica del conductor y por consiguiente mayor ser" el calor liberado. este fenómeno se le conoce como efecto $oule. %l calor producido por la corriente eléctrica que fluye través de un conductor es una medida del traba$o !ec!o por la corriente venciendo la resistencia del conductor& la energía requerida para este traba$o es suministrada por una fuente, mientras m"s calor produ'ca mayor ser" el traba$o !ec!o por la corriente y por consiguiente mayor ser" la energía suministrada por la fuente& entonces, determinando cuanto calor se produce se puede determinar cuanta energía suministra la fuente y viceversa. %l calor generado por este efecto se puede calcular mediante la ley de $oule que dice que(
)La cantidad de calor que desarrolla una corriente eléctrica al pasar por un conductor es directamente proporcional a la resistencia, al cuadrado de la intensidad de la corriente y el tiempo que dura la corriente*. %+presado como fórmula tenemos(
Donde( antidad de calor, en /oules 0 0ntensidad de la corriente, en mperes esistencia eléctrica, en !ms 3 3iempo de duración que fluye la corriente, en segundos Lo que equivale a la ecuación para la energía eléctrica, ya que la causa del efecto $oule es precisamente una pérdida de energía manifestada en forma de calor. 4ormalmente cuando el traba$o eléctrico se manifiesta en forma de calor se suele usar la caloría como unidad. Generalidades
5abemos que la potencia eléctrica de un circuito se determina mediante la siguiente relación( 6 7 + 0 ------------8 1 9 %n donde( 6 es la potencia en :atts. 7 es el volta$e. 0 es la corriente. 6uesto que el volta$e, la corriente y la resistencia est"n relacionadas por medio de la ley de o!m se deduce que( 6 02 + ---------829
ó 6 7 2 ; ---------8<9 omo observación, podemos !acer notar que, un elemento que disipa potencia debe ser resistivo. La ley de la conservación de la energía requiere que la potencia disipada por elementos resistivos sea igual a la potencia proporcionada por la fuente de energía. uando la energía eléctrica llega a un elemento resistivo, se convierte inmediatamente en calor con el resultado de que la resistencia se calienta. #ientras mayor sea la potencia, mayor ser" su temperatura. La relación que e+iste entre la potencia y el calor disipado por una resistencia est" dada por( = <.>< + Dónde( = calor en ?3@ ; !ora . potencia en :atts. ó = A.AAA2> + + t. Dónde( = alor en Bilocalorías. 6otencia en :atts. t 3iempo en segundos. Material y equipo • •
#ódulo de fuente de energía . D. #ódulo de resistencias.
• •
#ódulo de medición de . D. ables de cone+ión.
Desarrollo
1.- rme el circuito de la figura 1, teniendo cuidado de que concuerden las polaridades indicadas en los equipos de medición.
2.- on un volta$e de 12A 7D mida la corriente que pasa por la resistencia
0 >AA m <.- De$e que el circuito funcione durante dos minutos >.- edu'ca el volta$e a cero y desconecte la fuente de energía. =uiten el módulo de resistencias de la consola. oloque la mano cerca de la resistencia de
< + ?3@
6 en la resistencia 812A7E>AAm9>F <.>< + >F 1G>.G>?3@ G.- ambie el valor de la resistencia por una de GAA o!m s y repita los procedimientos anteriores. H.- onecte el siguiente circuito de la figura 2. liméntelo con un volta$e de IA 7D y con el mismo voltímetro !aga la medición en las tres resistencias, así como la corriente.
I !." a#peres $a %!.& volts $b %!.' volts $c %!.( volts $) *+."$
edu'ca la fuente de alimentación a cero volts. F.- alcule la potencia que disipa cada una de las resistencias. Determine la potencia total disipada sumando las potencias y determine la potencia suministrada. a9 6a 7a + 0
b9 6b 7b + 0
1A.- epita el inciso F a9 6a 7a + 0a K 12.2F atts b9 6b 7b + 0b A.1IH< atts c9 63 6a J 6b 12.2H atts
d9 65 73 + 03 I2.1 E A.>>K >A.2 atts oncuerdan los valores de la potencia total y la potencia suministradaM 6or quéM
,uestionario l.3 ,o#pruebe los valores de las potencias por #edio del cuadrado de la corriente y la resistencia y ta#bi0n por #edio del cuadrado del voltaje y la resistencia de los circuitos usados en el desarrollo de esta pr4ctica.
6a0N A.1N E
+.3 ,o#o es la potencia total respecto a las potencias parciales en un circuito con resistencias conectadas en serie y en circuitos conectados en paralelo.
%n el circuito en serie cada resistencia suma la corriente total de la fuente y el paralelo se suma la corriente antes de la entrada a las resistencias. %.3 5e tienen % l4#paras incandescentes con una potencia de 6!7 '! y "!! 8atts respectiva#ente.
onectadas a un volta$e de 12A volts 8en paralelo9 determinar( a9 La corriente por l"mpara y corriente total.
0>A >A;12A7 A.<
b9 esistencia por l"mpara y resistencia total. >A 12A7N;>AA O 1AA12A7N;1AA1>> O 6.3 ,alcular la cantidad de 9ilocalor1as que produce un 2orno de resistencias de "!!! 8atts conecta do a un voltaje de "+!volts durante + 2oras de operación. Deter#inar ta#bi0n la corriente y la resistencia.
:.3 5i se tienen % resistencias de %!!7 :!!7 "+!! o2#;s7 que resistencia puede #anejar con seuridad una #ayor potencia. La
%l correcto mane$o de los circuitos electrónicos de un dispositivo nos da un control del mismo, pero para tener un buen mane$o de estos es necesario tener en cuenta que es lo que vamos a usar y controlar los rangos de corriente, volta$e y potencia correctos, y para eso son las formulas vistas en el laboratorio. >ibliora-1a.
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