Informe Serie Paralelo 6e5338

INFORME DE LABORATORIO: FÍSICA ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

CONDENSADORES EN SERIE Y PARALELO

GRUPO # 1

ESTUDIANTES: Luis Miguel Portilla B Sebastián Buchely Martínez

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MANIZALES

CIRCUITOS EN SERIE Y PARALELO 



OBJETIVOS Des cubrir el funcionamiento y las características de un circuito cuyos elementos están conectados en serie. Describir el funcionamiento y las características de un circuito cuyos elementos están conectados en paralelo.

TEORIA a. CIRCUITO EN SERIE Un circuito en serie es aquel en que sus elementos se encuentran conectados como se muestra en la fig 1. La corriente que circula por cada uno de esos elementos es la misma mientras que sus voltajes se reparten dependiendo del valor de sus resistencias

Fig. 2 Circuito Equivalente. Donde, Vf: Voltaje de la fuente AC o DC. R1;……..,R5: Resistencias de los elementos conectados en serie. V1,…..,V5: Voltajes de cada uno de los elementos. It=I1,…,I5: Corriente total que viene a ser igual a la corriente que circula por cada elemento. La resistencia equivalente del circuito en serie que se muestra en la fig. 1, se calculó mediante la expresión. Req=R1+R2+R3+R4+R5 (1) El circuito equivalente es el que se muestra en la fig. 2.

Fig.1 Circuito cuyos elementos están conectados en serie.

b. CIRCUITO EN PARALELO Un circuito en paralelo es aquel en que sus elementos se encuentran conectados como se muestra en la fig. 3. La corriente que circula por cada uno de esos elementos depende de la resistencia de cada uno de ellos, mientras que el voltaje de estos elementos es el mismo.

Fig. 3. Circuito cuyos elementos están conectados en paralelo.

Fig. 5 Potencia del circuito. La potencia suministrada por la fuente viene dada por la siguiente expresión, (3)

Fig. 4. Circuito equivalente.

Y la potencia consumida por el elemento de resistencia R viene dada por,

Donde,

(4)

Vf: Voltaje de la fuente AC o DC. R1;……..,R5: Resistencias de los elementos conectados en serie. I1,…,I5: Corriente que circula por cada elemento correspondiente. It: corriente total del circuito. La resistencia equivalente del circuito en paralelo que se muestra en la fig. 3, se calcula mediante la expresión, (2) El circuito equivalente es el que se muestra en la fig. 4. c. POTENCIAL DE UN CIRCUITO Considerando el circuito que se muestra en la fig. 5.

O también como, (5) Conocida como la ley de joule, la cual se refiere a la transformación de la energía eléctrica en energía calorífica. MATERIAL Y EQUIPO     

Fuente AC Tablero de bombillos Voltímetro Amperímetro Óhmetro

PROCEDIMIENTO Circuito En Serie Tabla N°1 R1k[Ω] R2k [Ω] R3k [Ω] R4 k[Ω] R5k [Ω] 0,999 0,999 9,805 0,21687 0,3787 Req: valor practico = 12,3958k Ω

Tabla N°2

Cir.1 Cir.2 Cir.3 Cir.4 Cir.5

Vf [V] 5 5 5 5 5

VR1 [V] 4,99 2,49 0,42 0,405 0,403

VR2 [V] 2,49 0,42 0,42 0,40

VR3 [V]

VR4 [V]

VR5 [V]

It [A] 0,0047 0,005 4,14 0,00127 4,07 0,090 0,00166 3,95 0,087 0,15 0,002015

I1 [A] I2 [A] I3 [A] I4 [A] I5 [A] 0,0047 0,0025 0,0025 0,0004 0,00042 0,000423 0,00041 0,000416 0,000416 0,000416 0,00040 0,00040 0,000403 0,000403 0,000403

Circuito En Paralelo Req= 107,03 Ω

Vf [V] Cir.6 5 Cir.7 5 Cir.8 5 Cir.9 5 Cir.10 5

Tabla N°3 VR1 VR2 VR3 VR4 VR5 It [V] [V] [V] [V] [V] m[A] 4,991 4,71 4,986 4,986 9,916 4,979 4,979 4,979 10,23 4,77 4,77 4,77 4,77 32,31 4,976 4,976 4,976 4,976 4,976 54,08

I1m [A] 4,71 4,946 4,85 4,95 4,94

I2 m[A]

I3 m[A]

I4 m[A]

I5 m[A]

4,97 4,88 4,95 4,94

0,50 0,51 0,51

21,9 21,9 21,79

CALCULOS Y RESULTADOS a) CIRCUITO EN SERIE 1. Compare el valor obtenido de la resistencia equivalente en el numeral (2) del procedimiento (circuito en serie) con el valor obtenido utilizando la ecuación (1). Explique el resultado.

Circuito 4

R.eq: Valor teórico = 12,3958kΩ Req: valor teorico=12,407k Ω Porcentaje de error

2. Con los datos de la tabla #2 determine el valor de la resistencia de cada elemento para cada uno de los circuitos y compárela con los valores obtenidos en el numeral (1) del procedimiento. Circuito 1

Circuito 5

Los valores de las resistencias equivalentes en los circuitos son diferentes, debido a que en la configuración en serie por cada una de ellas pasa la misma corriente, pero el voltaje o tensión en cada una es diferente.

Circuito 2 3. Con los datos de la tabla #2 determine la potencia suministrada por la fuente y la consumida por cada elemento para cada uno de los circuitos mostrados en la Fig.6 Circuito 3

Para el cálculo de cada una de las potencias se utilizaron las siguientes fórmulas, teniendo el voltaje en voltios y la corriente en miliamperios:

Potencia suministrada por la fuente Potencia consumida por cada elemento

Circuito 5

Circuito 1

Circuito 2

4. Determine la potencia total suministrada por la fuente y la potencia total consumida por cada circuito.

Circuito 3

P en Watts Potencia de la fuente Potencia de cada elemento

Circuito 4

R.eq Pf Pr

Cir1 0,999

Cir2 1,998

Cir3 11,8

Cir4 12,0198

Cir5 12,398

0,1 0,1 0,1 0,1 0,0123 0,00209 0,002068 0,00233

b) CIRCUITO EN PARALELO 1. Compare el valor obtenido de la resistencia equivalente en el numeral (1) del procedimiento (circuito en paralelo) con el valor obtenido utilizando la ecuación (2). Explique el resultado.

Circuito 8.

R.eq: Valor teórico = 106,887 Ω R.eq: Valor práctico = 107,03 Ω Porcentaje de error = Circuito 9. La resistencia equivalente teórica es aproximadamente igual esto quiere decir que la toma de datos fue precisa. 2. Con los datos de la tabla #3 determine el valor de la resistencia de cada elemento para cada uno de los circuitos y compárela con los valores obtenidos en el numeral (1) del procedimiento. Circuito 6.

Circuito 7.

Circuito 10.

Circuito 7.

Los valores de las resistencias equivalentes en los circuitos son diferentes, debido a que en la configuración paralelo pasa lo opuesto que la de serie, por cada una de las resistencias fluye el mismo voltaje o tensión pero la corriente que pasa por cada resistencia es distinta.

Circuito 8.

Circuito 9.

3. Con los datos de la tabla #2 determine la potencia suministrada por la fuente y la consumida por cada elemento para cada uno de los circuitos mostrados en la Fig.7 Para el cálculo de cada una de las potencias se utilizaron las siguientes fórmulas, teniendo el voltaje en voltios y la corriente en miliamperios:

Circuito 10.

Potencia suministrada por la fuente Potencia consumida por cada elemento

Circuito 6. 4. Determine la potencia total suministrada por la fuente y la

Potencia de la fuente

potencia total consumida por cada circuito.

Potencia de cada elemento

P en Watts

R.eq

Cir6 0,001

Cir7 0,002

Cir8 0,10399

Cir9 Cir10 0,21208 0,1359

Pf Pr

0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,0235 0,0494 0,007034 0,1542 0,2692 cuando circula una corriente por CUESTIONARIO ellos. 1. Deduzca la ecuación (1) Por Ley de Voltajes de Kirchhoff

Finalmente

2. Deduzca la ecuación (2)

Los bombillos constan de un alambre, de sección transversal A y una longitud L, cuando se mantiene una diferencia de potencial ΔV en el bombillo, se crea un campo eléctrico y una corriente, relacionándolo con la fórmula de potencial y campo eléctrico , donde la densidad de corriente en el alambre , donde , entonces la diferencia de potencial es

Por Ley de Corrientes de Kirchhoff Donde es la resistencia del alambre, y la resistencia es la razón entre el diferencial de potencial y la corriente que atraviesa el conductor: Finalmente 4. Determine el calor desprendido por cada circuito en Joules y en Calorías. 3. Explique por qué la resistencia de cada uno de los bombillos cambia

Utilizando las ecuaciones y , y suponiendo un tiempo de 60 segundos, tenemos que:

Circuito en Serie R [Ω] I² [A²] P [V] E [J] Cir.1 999 0,0222 22,17 1330,2 Cir.2 1998 0,0242 48,35 2901 Cir.3 1180 0,00158 1,864 119,29 Cir.4 12019 0,00278 33,41 2004,6 Cir.5 12398 0,00406 50.34 3020,4 Circuito en Paralelo Cir.6 1 2,218*10-5 2,218*10-5 1,33*10-6 Cir.7 2 9,78*10-5 1,96*10-5 1,18*10-3 Cir.8 103 1,04*10-4 0,0107 0,642 Cir.9 212,08 1,043*10-3 0,2212 13,27 -3 Cir.10 135,9 2,93*10 0,3981 23,87



El valor de las resistencias medido en el laboratorio y el valor hallado mediante la ley de ohm varía ostensiblemente debido al coeficiente de temperatura (α) de los materiales, ésta se define como la propiedad intensiva que cuantifica la relación entre la variación de la resistencia eléctrica de un material y el cambio de temperatura. Este coeficiente se expresa según el Sistema Internacional de Unidades en 1/K. Un efecto apreciable es que al aumentar la temperatura en materiales conductores la resistividad aumenta y en semiconductores la resistividad disminuye, tal efecto se pudo

3,2*10-7 2,8*10-4 0,1533 3,169 5,701

observar al hacer los cálculos matemáticos los cuales tuvieron una gran diferencia con respecto a los obtenidos con el multímetro, claro que también tiene que ver la fuente de alimentación ya que aparentemente su salida de corriente es muy baja.

CONCLUSIONES 

E [cal] 317,71 692,89 28,49 478,79 721,41



Un aprendizaje muy valioso que se obtuvo de esta práctica es también el armar circuitos en los dos tipos de conexión ya mencionados. De la misma forma se aplicaron las propiedades que fueron comprobadas, como por ejemplo que la corriente es la misma en cualquier elemento conectado en serie, o que el voltaje es el mismo en cualquier elemento conectado en paralelo.



El principio físico al que se atribuye el resultado obtenido entre voltajes para circuitos en

serie, es conservación de la energía, ya que tenemos que el voltaje total es igual a la suma de voltajes en cada resistor. Podemos deducir que el voltaje se conserva entonces. Si la carga es conservativa y el voltaje es energía potencial por unidad de carga tenemos entonces que la energía también se esta conservando 

Para el caso de los circuitos en paralelo el principio físico al que

se atribuye el resultado obtenido entre las corrientes, es conservación de la carga. Una unión es cualquier punto en un circuito donde una corriente pueda dividirse. Esta división resulta en menos corriente en cada resistor individual de la que sale de la batería. Puesto que la carga debe conservarse, la corriente I que entra al punto de unión, debe ser igual a la que sale de dicho punto.

REFERENCIAS 

BARCO –Héctor, ROJAS-Edilberto. Electromagnetismo y física moderna.