CIRCUITO SERIE - PARALELO Y MEDIDA DE LA POTENCIA OBJETIVOS: Analizar las características de un circuito en serie y paralelo. Hacer una buena conexión y el uso correcto del vatímetro. FUNDAMENTO TEORICO: La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación: Donde empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que: I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (Ω). Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando. La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación: Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I. En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la corriente que por él circula es una cantidad constante, que depende del conductor. A esta cantidad se le denomina resistencia. Laboratorio De Circuitos Eléctricos I Página 1
La ley enunciada verifica la relación entre voltaje de la red y corriente en un resistor. PARTE EXPERIMENTAL: MATERIALES Un voltímetro Un amperímetro Un vatímetro 3 Reóstatos Fuente de tensión variable en corriente continua Un multitester Cables de conexión PROCEDIMIENTOS CIRCUITO EN SERIE 1º CONEXIÓN DE REOSTATOS EN SERIE: Primero verificamos si los cables de conexión están bien o están dañado interiormente, para lo cual usaremos un multitester en la escala de resistencia. Luego de haber verificado hacemos nuestro circuito en serie utilizando 3 reóstatos y los cables de conexión, para lo cual el reóstato tiene en una de sus caras 3perillas y en otra 2 perillas. Para esta conexión trabajaremos en la cara donde están las 3 perillas, haciendo en este caso la conexión de un cable en la parte superior de la perilla y otro cable en cualquier perilla inferior (elección la perilla derecha). Hacemos lo mismo en el otro reóstato la cual usamos el cable que está conectado en la perilla superior del primer reóstato, la cual lo conectamos en la perilla inferior derecha, a la vez conectamos otro cable en la perilla superior del segundo reóstato. Hacer lo mismo del segundo reóstato al tercero, y al finalizar la conexión obtendremos una conexión de reóstatos en serie. Laboratorio De Circuitos Eléctricos I Página 2
2º CONEXIÓN DEL VOLTIMETRO, AMPERIMETRO Y VATIMETRO NOTA: 1. Debemos tener en cuenta que la conexión del voltímetro es paralelo al circuito y el amperímetro es en serie. 2. En este caso como nuestro voltímetro y amperímetro tienen tres perillas, las conexiones de entrada es en la perilla donde está indicada el símbolo +/- (igualmente para el vatímetro) y la conexión de salida es respecto a la tensión e intensidad de corriente que trabajemos. (Para este experimento usaremos la perilla del voltímetro de 240V, del amperímetro 5A y del vatímetro tendremos en cuenta los mismos valores mencionados) 3. Tener en cuenta que el vatímetro tiene 6 perillas (la cual tiene dos entradas +/-) la cual es una a la bobina amperométrica y la otra de la bobina voltimetrica de esta. 4. La bobina amperométrica se identifica por las perillas que se encuentran juntas y la bobina voltimetrica tiene las perillas disjuntas (separadas notablemente) Teniendo en claro lo mencionado comenzamos a hacer nuestra conexión: Primero usamos un cable y lo conectamos a la perilla +/- del voltímetro, a la vez conectaremos otro cable en el mismo lugar del primer cable mencionado. La cual a la vez conectaremos dicho cable a la perilla +/- del amperímetro, luego usamos cable y conectamos en la perilla donde está indicado el valor de 5A. De este último cable lo conectaremos al vatímetro, para lo cual tenemos tener en cuenta que primero conectaremos en serie la bobina amperométrica del vatímetro y luego en paralelo la bobina voltimetrica. Laboratorio De Circuitos Eléctricos I Página 3
Para esta conexión usando el cable del amperímetro de salida de 5A lo conectamos al +/- de la bobina amperométrica, a la vez lo conectamos a la perilla de 5A del vatímetro y usando un cable como puente conectamos a la perilla +/- de la bobina voltimetrica. De ahí conectamos un cable a la perilla de 240V y otro cable externo al puente hecho por las perillas de 5A y +/ /- del vatímetro. 3º FINALMENTEE La ultima conexión será entree el vatímetro con el primer reóstato y el tercer reóstato se conectara con el puente del vatímetro. (Como se muestra en el diagrama) Quedando nuestro sistema listo para conectar a la fuente de corriente continua. A continuación, encenderemos nuestra fuente y elegiremos el voltaje máximo para hacer la recolección de datos adecuado a lo planteado en el laboratorio. Laboratorio De Circuitos Eléctricos I CIRCUITOS EN SERIE PARALELO Y MEDIDA DE POTENCIA Página 4
Ya tomado nuestros datos lo llevamos a nuestra siguiente tabla para luego hacer los cálculos correspondientes: Intensidad Divisiones Voltaje Resistencia CASOS de en Potencia (V) Total (Ω) Corriente (I) el vatímetro (Watts) 1 37.5 11.5 3.3 12 123.75 2 37.5 12.7 3.0 10.5 112.5 3 37.5 13.6 2.7 9.8 101.25 Ahora calcularemos nuestro porcentaje de error en cada toma de datos, para lo cual debemos tener en cuenta las divisiones que ha alcanzado el vatímetro en cada caso y llevarlo a un producto por un factor, la cual lo determinamos por medio de un cuadro de conversión que tiene el vatímetro con respecto a las perillas que hemos tomado para este experimento. El cuadro de conversión es el siguiente: 1A 5A 120V 1 2 240V 5 10 Para lo cual ya podemos hacer nuestros cálculos correspondientes: CASO 1: Potencia = Nº divisiones x 10 = 120 watts CASO 2: Potencia = Nº divisiones x 10 = 100 watts CASO 3: Potencia = Nº divisiones x 10 = 98 watts Ahora calculamos nuestro porcentaje de error en cada caso: CASO 1: %error = CASO 2: %error = CASO 3: %error = Nuestro porcentaje de error promedio es: 4.302%. x100 =.. x100 =.. x100 =.. x100 = 3.03% x100 = 6.667% x100 = 3.209% Laboratorio De Circuitos Eléctricos I Página 5
CIRCUITO EN PARALELO Como en el caso anterior, solamente modificaremos la conexión de los reóstatos en paralelo nada más, dado que nuestra conexión de voltímetro, amperímetro y vatímetro sigue siendo la misma para este caso. 1º CONEXIÓN DE REOSTATOS EN PARALELO: Como en el caso anterior conectaremos un cable en la perilla superior del reóstato, de ahí se conectara otro cable la cual conectaremos al segundo reóstato en la perilla superior como en el primero.(hacer lo mismo para el tercero reóstato) Luego con otro cable conectaremos la perilla inferior izquierda del tercer reóstato, de ahí conectamos otro cable en la misma posición y conectaremos en el segundo reóstato en la perilla izquierda, como en el caso anterior.(hacer lo mismo para el primer reóstato) Luego de haber conectado los reóstatos nos quedara de la siguiente forma: 2º FINALMENTE Conectamos nuestra conexión de reóstatos en paralelo con la conexión del vatímetro y a la vez de la fuente. (como en el primer experimento) Voltaje Resistencia Intensidad de Divisiones en Potencia CASOS Equivalente (V) (Ω) Corriente (I) el vatímetro (Watts) 1 25.4 8.76 2.9 7 73.66 2 23.2 9.3 2.49 5.5 57.77 3 21.5 9.1 2.36 4.9 50.74 Laboratorio De Circuitos Eléctricos I Página 6
Ahora mediremos cuanto fue nuestro error por cada toma de datos. Primero calculamos la potencia pa cada caso CASO 1: Potencia = Nº divisiones x 10 = 70 watts CASO 2: Potencia = Nº divisiones x 10 = 55 watts CASO 3: Potencia = Nº divisiones x 10 = 49 watts Ahora calculamos nuestro porcentaje de error en cada caso: CASO 1: %error = CASO 2: %error = CASO 3: %error = Nuestro porcentaje de error promedio es: 4.397%. x100 =.. x100 =.. x100 =.. x100 = 4.97% x100 = 4.79% x100 = 3.43% CONCLUSIONES: Notamos claramente que hubo dificultades a la hora de saber cómo hacer las conexiones con respecto del voltímetro, amperímetro y vatímetro dado que se tiene que elegir cuidadosamente que intensidad de corriente y que tensión de voltaje se iba a trabajar en este laboratorio. Hubo percances a la hora de calcular la resistencia promedio del circuito de reóstatos en paralelo. Hubo incidente o percances en las tomas de datos dado que no se mantenía quieta la aguja del voltímetro dado que varia con el tiempo, con lo cual tuvo que ver a la hora de observar cuantas divisiones contaba en ese momento del experimento. Laboratorio De Circuitos Eléctricos I Página 7