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Producto Académico 2: Medición de parámetros eléctricos de forma teórica y práctica, Ejercicios de Ingenieria Eléctrica

ENUNCIADO a) Utilizando circuitos eléctricos como una fuente de alimentación continua de 220V, construya el circuito como se muestra en la Figura 1. b) Seguidamente utilice el programa Proteus para simular el circuito e identifique los valores de corriente y voltaje en forma práctica y anote sus valores en la Tabla 1. ÍNDICE DE SOLUCIÓN 1. Marco teórico 1.1. Medición teórica 1.2. Medición práctica 2. Medición Teórica 2.1. Fórmulas derivadas de la ley de Ohm 2.2. Cálculo teórico de los parámetros en el circuito 1 2.3. Cálculo teórico de los parámetros en el circuito 2 3. Medición Práctica 3.1. Diseño del circuito 1 en Proteus 3.2. Diseño del circuito 2 en Proteus 4. Comparación teórica y práctica 4.1. Comparación en el circuito 1 4.2. Comparación en el circuito 2 5. Conclusiones

Tipo: Ejercicios

2024/2025

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MEDICIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE FORMA TEÓRICA Y
PRÁCTICA
1. MARCO TEÓRICO
La medición de parámetros eléctricos de forma teórica y práctica se refiere al proceso
de evaluar y analizar las características eléctricas de un sistema o circuito tanto desde
un enfoque conceptual (teoría) como a través de la realización de mediciones directas
en un entorno físico (práctica).
1.1.MEDICIÓN TEÓRICA
En este enfoque, se aplican las leyes y principios fundamentales de la electricidad
(como la Ley de Ohm, las Leyes de Kirchhoff, entre otras) para calcular
parámetros como la resistencia, el voltaje, la corriente y la potencia en un circuito
eléctrico.
Se utilizan fórmulas matemáticas para predecir cómo se comportará el circuito
bajo diferentes condiciones sin necesidad de realizar una medición física.
𝑉 = 𝐼 𝑅
1.2.MEDICIÓN PRÁCTICA
Aquí, se emplean instrumentos de medición eléctricos, como multímetros,
osciloscopios o pinzas amperimétricas, para obtener valores reales de los
parámetros eléctricos.
Los parámetros medidos pueden incluir:
Voltaje (V): La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos.
Corriente (I): El flujo de carga eléctrica a través de un conductor.
Resistencia (R): La oposición que ofrece un material al flujo de corriente.
Potencia (P): La tasa de consumo de energía eléctrica.
Al combinar la medición teórica y práctica, se puede validar si los valores obtenidos
experimentalmente coinciden con los resultados teóricos, permitiendo un mejor
entendimiento del comportamiento eléctrico y optimización de los sistemas eléctricos
en la práctica.
2. MEDICIÓN TEÓRICA
La ley de Ohm es una de las leyes fundamentales de la electricidad y establece la
relación entre el voltaje, la corriente eléctrica y la resistencia en un circuito eléctrico.
La formula de la ley de Ohm es:
𝑉 = 𝐼 𝑅
Donde:
pf3
pf4
pf5
pf8
pf9
pfa

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MEDICIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE FORMA TEÓRICA Y

PRÁCTICA

1. MARCO TEÓRICO

La medición de parámetros eléctricos de forma teórica y práctica se refiere al proceso de evaluar y analizar las características eléctricas de un sistema o circuito tanto desde un enfoque conceptual (teoría) como a través de la realización de mediciones directas en un entorno físico (práctica). 1.1.MEDICIÓN TEÓRICA

  • En este enfoque, se aplican las leyes y principios fundamentales de la electricidad (como la Ley de Ohm, las Leyes de Kirchhoff, entre otras) para calcular parámetros como la resistencia, el voltaje, la corriente y la potencia en un circuito eléctrico.
  • Se utilizan fórmulas matemáticas para predecir cómo se comportará el circuito bajo diferentes condiciones sin necesidad de realizar una medición física. 𝑉 = 𝐼 ∗ 𝑅 1.2.MEDICIÓN PRÁCTICA
  • Aquí, se emplean instrumentos de medición eléctricos, como multímetros, osciloscopios o pinzas amperimétricas, para obtener valores reales de los parámetros eléctricos.
  • Los parámetros medidos pueden incluir: Voltaje (V): La diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. Corriente (I): El flujo de carga eléctrica a través de un conductor. Resistencia (R): La oposición que ofrece un material al flujo de corriente. Potencia (P): La tasa de consumo de energía eléctrica. Al combinar la medición teórica y práctica, se puede validar si los valores obtenidos experimentalmente coinciden con los resultados teóricos, permitiendo un mejor entendimiento del comportamiento eléctrico y optimización de los sistemas eléctricos en la práctica. 2. MEDICIÓN TEÓRICA La ley de Ohm es una de las leyes fundamentales de la electricidad y establece la relación entre el voltaje, la corriente eléctrica y la resistencia en un circuito eléctrico. La formula de la ley de Ohm es: 𝑉 = 𝐼 ∗ 𝑅 Donde:
  • V es el voltaje o diferencia de potencial, medido en voltios (V).
  • I es la corriente eléctrica, medida en amperios (A).
  • R es la resistencia, medida en ohmios (Ω). 2.1.FORMULAS DERIVADAS DE LA LEY DE OHM Para calcular la corriente: 𝐼 =

Para calcula la resistencia 𝑅 =

Esta ley es válida para los circuitos resistivos, en los cuales el comportamiento de la corriente y el voltaje es lineal respecto a la resistencia. 2.2.CÁCULO TEÓRICO DE LOS PARAMETROS EN CIRCUITO 1 Se realizará los cálculos del voltaje y corriente eléctrica en los diferentes puntos del circuito eléctrico, para ello se hará uso de la ley de Ohm y las fórmulas arriba. Los datos de las resistencias son los siguientes. Diagrama del circuito 1

2.3.CÁLCULO TEORICO DE LOS PARAMETROS EN EL CIRCUITO 2

Se realizará los cálculos del voltaje y corriente eléctrica en los diferentes puntos del circuito eléctrico, para ello se hará uso de la ley de Ohm y las fórmulas arriba. Los datos de las resistencias son los siguientes. Diagrama del circuito 2

Calculo manual del circuito 2 Resultados obtenidos Intensidad eléctrica en las resistencias R1 y R 2 es 1.005 y 1.184 Amperios respectivamente Diferencia de potencial o voltaje en la resistencia R4 y R6 es 14 .214 y 26.059 Voltios respectivamente

Valores obtenidos en el amperímetro y voltímetro son los siguientes: El valor en el amperímetro es 329 mili Amperios (329 mA) El valor en el voltímetro es 64.9 Voltios (64.9 V) Osciloscopio del circuito 1

3.2.DISEÑO DEL CIRCUITO 2 EN PROTEUS

Para el diseño del circuito 2 se consideró una batería con una fuente de poder de 200 Voltios como se muestra en la figura de abajo. Datos de las resistencias son los siguientes: Circuito 2 en Proteus

4. COMPARACIÓN TEÓRICA Y PRACTICA

Para la comparación de los valores obtenidos de manare teórica (manual) y práctica (en Proteus) se realizará una tabla con los valores obtenidos tanto para el circuito 1 y para el circuito 2. 4.1.COMPRACIÓN EN EL CIRCUITO 1 Lectura del amperímetro Lectura del voltímetro Teórico 329 mA 64.86 V Práctico 329 mA 64.9 V 4.2.COMPARACIÓN EN EL CIRCUITO 2 A1 A2 V1 V Teórico 1.184 A 1.005 A 14.214 V 26.054 V Práctico 1 .18 A 1.01 A 14.2 V 26.1 V

5. CONCLUSIONES

Después de realizado los cálculos manuales de los dos circuitos planteados siguiendo la ley de Ohm y luego haber hecho una simulación de ambos circuitos en el software Proteus se observaron lo siguiente:

  • Se concluye que, al momento de realizar los cálculos manuales para los valores de resistencia dadas, se obtuvo valores racionales o fraccionarios los cuales al momento de redondear pueden variar con los valores reales, para tal caso consideró 3 decimales para no tener variaciones grandes con respecto a los valores prácticos obtenidos con Proteus.
  • Por otro lado, como se muestra en la tabla de comparaciones de los valores teóricos y prácticos son muy cercanos y la variación entre ellas se da de acuerdo al redondeo de decimales. Estos dos valores, teórico y práctico, solo varían en la parte decimal por lo que se concluye que los cálculos realizados de manera manual están bien realizados y la simulación de los circuitos cumplen con la Ley de Ohm.
  • El porcentaje de variación entre los valores teórico y prácticos están en un promedio de 0.5% el cual podemos concluir que la diferencia es casi nula.
  • En los experimentos prácticos que se realizan para la medición de corriente eléctrica y voltaje en diferentes puntos se hace uso del instrumento como el voltímetro y amperímetro. El voltímetro tiene aproximadamente 1 mega Ohmio de resistencia para que de esta manera no permita el paso de corriente eléctrica, sin embargo, esto no siempre es cierto, porque puede haber pequeñas cantidades de corriente que pase por este instrumento. Por otro lado, el amperímetro debería tener una resistencia ideal de 0 Amperios, lo cual no es cierto, normalmente por el tipo de material de se ha construido este tiene una resistencia en el rango de mili Ohmios. Por las razones anteriores los valores teóricos con los valores prácticos difieren en valores pequeños.
  • También se concluye que los circuitos eléctricos en la vida real cumplen con la ley de Ohm de manera lineal, sin embargo, se puede probar en la vida real que los cables por el cual circula la corriente eléctrica también tienen una resistencia pequeña, es por esta razón que los cables pueden calentarse.
  • Por último, se concluye que el uso del osciloscopio no muestra ondas debido a que la corriente es continua y la variación de potencia o voltaje es una sola dirección. Es por esta razón que en las graficas del osciloscopio solo se muestran líneas con diferentes valores. La diferencia de estos valores es debido a que en el los puntos se tiene una caída de voltaje.