LABORATORIO FÍSICA II PRÁCTICA Nº 3 CIRCUITOS EN SERIE, PARALELO Y COMBINADO

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA COMPLEJO ACADÉMICO LOS PEROZO ÁREA DE TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA COORDINACIÓN DE LABORATORIOS DE FÍSICA LABORATORIO FÍSICA II PRÁCTICA Nº 3 CIRCUITOS EN SERIE, PARALELO Y COMBINADO Adaptado por: Ing. Roalghi Pérez. Coro, Noviembre del 2013.

2 OBJETIVO GENERAL. PRÁCTICA Nº 3 CIRCUITOS EN SERIE, PARALELO Y COMBINADO Revisado por: Prof. Juliet Rodríguez, Prof. Melissa Mora, Prof. Dayerling Hernández, Prof. Freddy Rodríguez y Prof. Roalghi Pérez. Estudiar el comportamiento de propiedades eléctricas en circuitos en serie, paralelo y combinado. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Estudiar el comportamiento de intensidad de corriente, tensión de voltaje y resistencia en un circuito en serie. Estudiar el comportamiento de intensidad de corriente, voltaje y resistencia en un circuito en paralelo. Estudiar el comportamiento de corriente, diferencia de potencial y resistor en un circuito serie- paralelo. FUNDAMENTOS TEORICOS. CIRCUITO EN SERIE: Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan secuencialmente. El terminal de salida de un dispositivo se conecta al terminal de entrada del dispositivo siguiente, por ejemplo, el terminal positivo de una pila eléctrica se conecta al terminal negativo de la pila siguiente, con lo cual entre los terminales extremos de la asociación se tiene una diferencia de potencial igual a la suma de la de ambas pilas. Esta conexión de pilas eléctricas en serie da lugar a la formación de una batería eléctrica. Para una combinación en serie de dos o más resistores (ver Figura Nº 1), las corriente es la misma en dichos resistores, ya que la cantidad de carga que pasa a través de cada resistor es la misma en el mismo intervalo de tiempo. I t =I 1 =I 2 (Ecuación 1)

3 La diferencia de potencial total en una combinación de resistores en serie es igual a la suma de los voltajes de cada uno de los resistores que forman dicha combinación. V t =V 1 +V 2 + V n (Ecuación 2) La resistencia total de una conexión en serie de resistores es la suma de las resistencias individuales y siempre es mayor a cualquier resistencia individual. R t =R 1 +R 2 + R n (Ecuación 3) Figura Nº 1: (a) conexión en serie de dos bombillos. (b) Diagrama de circuitos de dos resistores

4 CIRCUITO EN PARALELO: El circuito paralelo es una conexión donde, los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida. (Ver Figura Nº 2) Figura Nº 2: (a) conexión en paralelo de dos bombillos. (b) Diagrama de circuitos de dos resistores. La corriente total en una combinación de resistores en paralelo es igual a la suma de las corrientes de cada uno de los resistores que forman dicha combinación. I t =I 1 +I 2 (Ecuación 4) Cuando los resistores están en paralelo el voltaje es el mismo en cada resistor V t =V 1 =V 2 = V n (Ecuación 5) La resistencia total de dos o más resistores en paralelo está dada por: (Ecuación 6)

5 De esta expresión se ve que el inverso de la resistencia total de dos o más resistores conectados en paralelo es igual a la suma de los inversos de las resistencias individuales. Además, la resistencia total siempre es menor que la resistencia más pequeña en el grupo. CIRCUITO MIXTO O COMBINADO: Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo. Figura Nº 3. Circuito mixto PROCEDIMIENTO. MATERIALES Y EQUIPOS. Tablero de circuito en serie, paralelo y combinado. Caja de componentes. Multímetro digital. Amperímetro analógico. Fuente de poder.

6 EXPERIENCIA Nº 1.- CIRCUITO EN SERIE. Una vez preparados los equipos necesarios, se deben seguir las siguientes instrucciones: Construir un circuito como el presentado en la Figura Nº 4. Figura Nº 4: Circuito en Serie Seleccionar 2 resistencias R de la caja de componentes. Establecer un valor en la fem, y medir los valores de V1 y V2 en las resistencias, y el voltaje total del circuito. Medir con el amperímetro analógico la corriente I t en el circuito. Medir con el multímetro digital la resistencia Rt en el circuito. Cambiar el valor de la fem y repetir el procedimiento. Utilizar esta información para rellenar la Tabla Nº1.

7 EXPERIENCIA Nº 2.- CIRCUITO EN PARALELO: Cambiar el circuito por uno del tipo representado en la figura Nº 5, utilizando las mismas resistencias del experimento anterior. Figura Nº 5: Circuito en Paralelo Establecer un valor para la fem. Medir con el amperímetro analógico las corrientes I 1, I 2 e I t. Medir con el multímetro digital la resistencia Rt en el circuito. Cambiar el valor de la fem y repetir el procedimiento. Utilizar esta información para rellenar la Tabla Nº 2. EXPERIENCIA Nº 3.- CIRCUITO COMBINADO: Cambiar el circuito por uno mostrado como en la figura Nº 6, agregando una tercera resistencia a las dos ya establecidas. Figura Nº 6: Circuito Combinado

8 Establecer el valor de la fem Medir con el amperímetro la corriente It, del circuito y la corriente de cada resistor. Medir los valores de V1 y V2, V3 y el Voltaje total del circuito. Repetir el procedimiento para otro valor de fem Utilizar esta información para rellenar el cuadro Nº 3. PRELABORATORIO. 1.- Cómo conectaría a los resistores de manera que la resistencia equivalente fuera mayor que la resistencia individual más grande? De un ejemplo con tres resistores. 2.- Cuándo los resistores están conectados en paralelo, Cuál de los siguientes conceptos seria el mismo para cada resistor: diferencia de potencial, resistencia ó corriente? 3.- Un cortocircuito está conectado en serie o en paralelo en relación con el aparato que protege? 4.- Mencione ejemplos de conexiones en serie y en paralelo en la vida cotidiana. 5.- Si se conectan dos resistores en paralelo, se obtiene una resistencia total de 4/3 Ω cuando se conectan en serie, se obtiene una resistencia total de 6 Ω. Cuál es el Valor de la Resistencia de cada uno de ellos? 6.- Al siguiente circuito que se muestra a continuación, Determine: a) La Resistencia total del circuito b) La corriente que circula por cada resistor. c) La diferencia de potencial en el Resistor 3

9 TABLAS DE RESULTADOS TABLA Nº 1.- CIRCUITO EN SERIE: MAGINTUD DE MEDIDA R 1 R 2 R t R t (Calculada) V t Vt (Calculado) V 1 V 2 It TABLA Nº 2.- CIRCUITO EN PARALELO: MAGINTUD DE MEDIDA R 1 R 2 R t R t (Calculada) V t V 1 V 2 I t I t (Calculado) I 1 I 2 TABLA Nº 3.- CIRCUITO COMBINADO MAGINTUD DE MEDIDA R 1 R 2 R 3 R t R t (Calculada) V 1 V 2 V 3 V t V t (Calculado) I 1 I 2 I 3 I t I t (Calculada)

10 BIBLIOGRAFÍA Guía N 1. Ing. Glorimer Miquilena. UNEFM. Guía N 3 Identificación de los Equipos de Mediciones Eléctricas. Lcdo. Edie Debel (Dr) 2006 UNEFM y actualizado en el 2008 por el Lcdo. Alejandro Sánchez. HALLIDAY Y RESNICK. FISICA PARTE II. 9na Impresión. Compañía Editorial Continental. Febrero MANUAL DE INSTRUCCIONES DEL MULTÍMETRO DIGITAL PD-695 PROMAX. Mayo MANUAL DE INSTRUCCIONES DEL AMPERÍMETRO ANALÓGICO DESMESTRES CPA SERWAY RAYMOD Física. 6ta Edición, Vol. II. Editorial Thomson Páginas consultadas por Internet:

11 ANEXO A Símbolos Estándar de los Componentes de un Circuito Eléctrico

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