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A continuación se explican los conceptos de voltaje, resistencia, intensidad de corriente, así como lo que establece la ley de Ohm y la ley de Kirchhoff; para posteriormente explicar cómo realizar un circuito cerrado sencillo conformado por resistencias y una batería de manera manual con el uso de protoboard, realizando los cálculos correspondientes y comprobando los valores medidos mediante el uso del software proteus versión 8;
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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El voltaje o tensión se define como la fuerza con la que son impulsados los electrones
eléctrica entre dos puntos es necesario que exista una tensión. Para medir el voltaje se utiliza un aparato de medición llamado voltímetro, que se conecta en paralelo en los extremos del componente donde queremos medir la tensión. (EncuRed, 2020) La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico. Figura 1. La corriente alterna (en la gráfica izquierda lo podemos observar), es la variación de las cargas eléctricas en dirección y tiempo con cambios periódicos de Voltaje y Corriente y la corriente directa (en la gráfica derecha lo podemos observar) una corriente constante, no varía el voltaje, se mantiene con respecto a la dirección y el tiempo. (Bem, 2017).
Las resistencias son elementos que dificultan el paso de la corriente a su través permitiendo distribuir adecuadamente las tensiones e intensidades por el circuito, así como disipar la energía eléctrica en forma de energía térmica. Sus principales funciones son el limitar y regular la cantidad de corriente que circula por un determinado circuito; y proteger algunos componentes por los que no debe circular una intensidad de corriente elevada. Según el valor de la resistencia, se pueden clasificar en tres tipos: resistencias fijas o resistores, resistencias variables y resistencias dependientes. Para la presente práctica se utilizaran las resistencias fijas o resistores. Resistencias fijas o resistores se caracterizan por tener un único valor de la resistencia. Para identificar el valor en ohmios (Ω) de una resistencia se emplea un código de cuatro franjas de colores. Las tres primeras indican el valor nominal de la resistencia (valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación), y la cuarta proporciona el valor de la tolerancia. La tolerancia se define como la desviación máxima, expresada en tanto por ciento, sobre el valor que indican las tres primeras franjas. (Landín, 2020) En un circuito eléctrico puramente resistivo siempre es posible reemplazar su configuración de resistencias por una resistencia equivalente, según como estas estén conectadas hablamos de un sistema paralelo o un sistema serie, lo importante es que sea Figura 2. Significado de cada franja de una resistencia (Landín, 2020)
Decimos que dos resistencias están en serie cuando la entrada de una esta conectada a la salida de la otra. En un circuito serie puramente resistivo la corriente que circula por cada resistencia es la misma, eso produce que total a la que se tiene que enfrentar la corriente para circular es la suma de todas las resistencias, con lo cual la resistencia equivalente de un circuito serie es la suma de todas las resistencias. Para calcular la resistencia en serie equivalente solo tenemos que realizar la suma de todos los resistores que forman parte de la rama serie, para lo cual se aplica la fórmula 2.
La intensidad de corriente se mide con un instrumento llamado amperímetro, o con un polímetro (aparato que sirve para medir varias magnitudes eléctricas). (Landín, 2020)
Figura 4. Esquema del acomodo de resistencias en serie. (Veloso, 2016) Fórmula 2. Fórmula para cálculo de resistencia equivalente en serie. (Veloso, 2016)
La ley de Ohm es la relación existente entre conductores eléctricos y su resistencia que establece que la corriente que pasa por los conductores es proporcional al voltaje aplicado en ellos. (Gouveia, 2019) El físico alemán Georg Simon Ohm (1787-1854) fue el primero en demostrar experimentalmente esta relación. (Gouveia, 2019) Ohm descubrió al principio del siglo XIX que la corriente a través de un metal era directamente proporcional al voltaje o diferencia de potencial eléctrico por el metal. El descubrimiento de Ohm condujo a la idea de la resistencia en los circuitos. La ley de Ohm
La Ley de Ohm se deduce en el Triángulo de Ohm que el mismo diseño, donde se observan las relaciones entre voltaje, corriente y resistencia. (Gouveia, 2019) Figura 5. Triangulo de Ohm con sus respectivos despejes de
1 Protoboard. 1 Batería de 9 V.
Cables UTP. 1 pinzas para cortar. 1 Voltímetro.
percibirá una mínima variación respecto a su valor real ((reportar los resultados en la tabla 1).
Evidencia 2. Medición de resistencia con el voltímetro, donde varia la el valor medido en cada resistencia, registrando el valor medido en la tabla 1. Evidencia 1. Medición del voltaje de la batería de 9V con el voltímetro, registrando el valor medido en la tabla 1.
voltaje en cada resistencia. Evidencia 6. Medición de voltaje en cada resistencia, donde observamos que el voltaje en cada resistencia se disipa de diferente manera por su flujo de electrones en circuito cerrado.
Tabla 1. Calculo de error relativo porcentual del voltaje aplicado y de cada una de las resistencias.
con sus respectivas mediciones de voltaje en cada resistencia.
con sus respectivas mediciones de voltaje en cada resistencia.
Simulación 5.Circuito simulado en proteus versión 8, simplificación 4 en serie
mediciones de voltaje en cada resistencia.
(EncuRed, 2020: , (EncuRed, 2020), Bem, 2017: , (Bem, 2017), (Landín, 2020: , (Landín, 2020), Landín, 2020: , (Landín, 2020), Veloso, 2016: , (Veloso, 2016), (Veloso, 2016: , (Veloso, 2016), (Gouveia, 2019: , (Gouveia, 2019), (Academy, 2020: , (Academy, 2020),
