Cálculos
de resistencia, corriente y voltaje en circuitos serie, paralelo y serie
paralelo
INTRODUCCION:
Los circuitos eléctricos son utilizados en cada uno de los aparatos
eléctricos que se utilizan diariamente por todas las personas. Muchos de estos
circuitos son muy complejos y disponen de una gran variedad de elementos que en
conjunto, hacen funcionar equipos tales como electrodomésticos u otros
aparatos.
Antes de trabajar proyectos de circuitos complejos, debe comenzarse por
el fundamento, que es comprender los conceptos básicos de voltaje, corriente
eléctrica, resistencia eléctrica, etc. Es elemental poder diferenciar entre las
conexiones en serie, paralelo y serie paralelo.
Esta práctica sirve para comprobar los conocimientos teóricos
estudiados en clase sobre la Ley de Ohm, los diferentes tipos de conexiones,
etc. En cada proceso realizado se podrá observar la comparación entre los datos
teóricos que surgen de los cálculos hechos en papel, y los datos
experimentales, que fueron los que se obtuvieron en la práctica de laboratorio.
Los procesos son explicados paso a paso, contestando las preguntas de
la guía de trabajo, de manera que se ha analizado cada cosa que se ha hecho en
la práctica, y se presenta un fundamento teórico y el análisis matemático de
cada cálculo. Se podrá observar que los datos teóricos y experimentales están
estrechamente relacionados y que tanto la teoría como la práctica son de gran
importancia en el estudio de esta materia.
OBJETIVOS
OBJETIVO
GENERAL
"Aprender de forma teórica y experimental a determinar valores de
resistencia, voltaje y corriente eléctrica en elementos que se encuentren
conectados en serie, paralelo y serie paralelo."
OBJETIVOS
ESPECÍFICOS
Practicar el uso del multímetro.
Practicar el uso de la breadboard.
Aplicar la Ley de Ohm
y divisor de voltaje para obtener valores de voltaje, resistencia y corriente.
Aprender a medir
voltajes, valores de resistencias y corrientes eléctricas de manera
experimental.
Ser capaces de armar
circuitos en serie, paralelo y serie paralelo, identificando propiedades de
corriente y voltaje que se dan en cada tipo de conexión.
MARCO TEÓRICO
CONCEPTOS
FUNDAMENTALES
VOLTAJE
La diferencia de
potencial entre dos puntos (1 y 2) de un campo eléctrico es igual al trabajo
que realiza dicha unidad de carga positiva para transportarla desde el punto 1
al punto 2.
Es independiente del
camino recorrido por la carga (campo conservativo) y depende exclusivamente del
potencial de los puntos 1 y 2 en el campo; se expresa por la fórmula:
V1 – V2 =E * r
donde V1 - V2 es la diferencia de potencial, E es la Intensidad de
campo en newton/culombio, r es la distancia en metros entre los puntos 1 y 2,
Igual que el potencial, en el Sistema Internacional de Unidades la diferencia
de potencial se mide en voltios. Si dos puntos que tienen una diferencia de
potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de corriente
eléctrica. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará
a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente
externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su
potencial eléctrico (Ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce
como corriente eléctrica.
La diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito, se le suele
denominar también como caída de tensión. Cuando por dichos puntos puede
circular una corriente eléctrica, la polaridad de la caída de tensión viene
determinada por la dirección convencional de la misma, esto es, del punto de
mayor potencial al de menor. Por lo tanto, si por la resistencia R de la figura
1 circula una corriente de intensidad I, desde el punto A hacia el B, se
producirá una caída de tensión en la misma con la polaridad indicada y se dice
que el punto A es más positivo que el B.
Que dos puntos tengan igual potencial eléctrico no significa que tengan
igual carga.
CORRIENTE
ELÉCTRICA
Es la carga eléctrica que pasa a través de una sección o conductor en
la unidad de tiempo. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en
culombios por segundo, unidad que se denomina amperio.
Si la intensidad es constante en el tiempo se dice que la corriente es
continua; en caso contrario, se llama variable. Si no se produce almacenamiento
ni distribución de carga en ningún punto del conductor, la corriente es
estacionaria. Según la Ley de Ohm, la intensidad de la corriente es igual al
voltaje dividido por la resistencia que oponen los cuerpos:
I =V/R
RESISTENCIA
ELÉCTRICA
Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustancia, a la oposición
que encuentra la corriente eléctrica para recorrerla. Su valor se mide en
ohmios y se designa con la letra griega omega mayúscula (Ω). La materia
presenta 4 estados en relación al flujo de electrones. Éstos son Conductores,
Semi-conductores, Resistores y Dielectricos. Todos ellos se definen por le
grado de oposición a la corriente electrica (Flujo de Electrones).
Esta definición es válida para la corriente continua y para la
corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin
componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la
oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de
impedancia.
Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican
en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales
en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno
denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es
prácticamente nula.
La resistencia electrica se mide con el Ohmímetro es un aparato
diseñado para medir la resistencia eléctrica en ohmios. Debido a que la
resistencia es la diferencia de potencial que existe en un conductor dividida
por la intensidad de la corriente que pasa por el mismo, un ohmímetro tiene que
medir dos parámetros, y para ello debe tener su propio generador para producir
la corriente eléctrica.
LA LEY DE OHM
Como la resistencia eléctrica en un
circuito es muy importante para determinar la intensidad del flujo de
electrones, es claro que también es muy importante para los aspectos
cuantitativos de la electricidad. Se había descubierto hace tiempo que, a
igualdad de otras circunstancias, un incremento en la resistencia de un
circuito se acompaña por una disminución de la corriente. Un enunciado preciso
de esta relación tuvo que aguardar a que se desarrollaran instrumentos de
medida razonablemente seguros. En 1820, Georg Simon Ohm, un maestro de escuela
alemán, encontró que la corriente en un circuito era directamente proporcional
a la diferencia de potencial que produce la corriente, e inversamente
proporcional a la resistencia que limita la corriente. Expresado
matemáticamente:
Esta relación básica lleva el nombre del
físico que más intervino en su formulación: se llama Ley de Ohm.
Si se reemplaza el signo de
proporcionalidad de la Ley de ohm por un signo de igual, se tiene:
I = V/R
Ley de Ohm para determinar corriente
eléctrica (Amperios)
Despejando le ecuación anterior, se encuentran dos ecuaciones más:
R = V/I
Ley de Ohm para determinar valores de
resistencias (Ohmios)
V = I * R
Ley de Ohm para determinar voltaje (Voltios)
De esta forma, la Ley de Ohm define la unidad de resistencia eléctrica
así como también el voltaje y la corriente, haciendo sencillos despejes de las
ecuaciones presentadas, siempre y cuando se tengan dos valores conocidos y una
sóla incógnita.
TIPOS
DE CONEXIÓN
CONEXIÓN
SERIE
Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al
aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por
la misma corriente. El esquema de conexión de resistencias en serie se muestra
así:
Resistencias
conectadas en serie
R = R1 + R2 + R3+....+Rn
CONEXIÓN
PARALELO
Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos
terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de
potencial, UAB, todas la resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB.
Una conexión en paralelo se muestra de la siguiente manera:
1/REQ =1/R1 + 1/R2 + 1/R3
RESISTENCIAS
EN SERIE Y DIVISOR DE VOLTAJE
El divisor de voltaje es una herramienta fundamental utilizada cuando
se desean conocer voltajes de resistencias específicas, cuando se conoce el
voltaje total que hay en dos resistencias. Es necesario considerar que el
divisor de voltaje funciona para analizar dos resistencias, y que si se quieren
determinar voltajes de más de dos resistencias utilizando el divisor de
voltaje, deberá hacerse sumando resistencias aplicando paso a paso el divisor
de voltaje de dos en dos, hasta llegar al número total de resistencias. Esto es
muy útil porque en muchas ocasiones no es posible aplicar la Ley de Ohm debido
a que sólo se tiene el valor de las resistencias, pero no se conoce el voltaje.
Es entonces que se aplica el divisor de voltaje, con las siguientes fórmulas y
de acuerdo al esquema mostrado a continuación:
Otra herramienta importante es el divisor de corriente, que funciona
para resistencias en paralelo. Sin embargo no fue necesario utilizarla en esta
práctica, pues fue en las conexiones en paralelo ya se tenían los voltajes (que
eran el mismo de la fuente por tratarse de conexión en paralelo) y los valores
de las resistencias, por lo que las corrientes se encontraron fácilmente a
través de la Ley de Ohm
PROGRAMACION EN DEV C++
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
int main()
{
int opcion;
cout<<"**********
MENU PRINCIPAL ********** \n\n";
cout<<"1)RESISTENCIA \n";
cout<<"2)RESISTENCIA EN SERIE\n";
cout<<"3)INTENCIDAD DE CORRIENTE \n";
cout<<"4)VOLTAJE
\n";
cout<<"5)VOLTAJEEN
SERIE \n\n";
cout<<"**************************************\n\n";
cout<<" INGRESE UNA OPCION: ";
cin>>opcion;
switch (opcion)
{
case 1 :
{
cout<<"*******
RESISTENCIA **********\n\n";
int R, V ,i;
cout<<"INGRESE
EL VOLTAJE: "; cin>>V;
cout<<"INGRESE
LA CORRIENTE: "; cin>>i;
R = V/i;
cout<<"LA
RESISTENCIA ES :"<<R<<endl;
cout<<"**************************************\n\n";
}
break;
case 2 :
{
cout<<"*******
RECISTENCIA EN SERIE **********\n\n";
int Req, R1, R2, R3;
cout<<"INGRESE
LA R1: "; cin>>R1;
cout<<"INGRESE
LA R2: "; cin>>R2;
cout<<"INGRESE
LA R3: "; cin>>R3;
Req = (1/R1)+ (1/R2)+
(1/R3);
cout<<"LA
RECISTENCIA EN SERIE ES :" <<Req<<endl;
cout<<"**************************************\n\n";
}
break;
case 3 :
{
cout<<"*******
INTENCIDAD DE CORRIENTE **********\n\n";
int I, v, r ;
cout<<"INGRESE
VOLTAJE: "; cin>>v;
cout<<"INGRESE
RESISTENCIA: "; cin>>r;
I=v/r
cout<<"LA CARGA
ELECTRICA ES :" <<I<<endl;
cout<<"**************************************\n\n";
}
break;
case 4 :
{
cout<<"*******
VOLTAJE **********\n\n";
int VOL, RES,IC;
cout<<"INGRESE
LA RESISTENCIA: "; cin>>RES;
cout<<"INGRESE LA CORRIENTE:
"; cin>>IC;
VOL=RES*veloc*IC ;
cout<<"EL
VOLTAJE ES :" <<VOL<<endl;
cout<<"**************************************\n\n";
}
break;
case 5 :
{
cout<<"*******
VOLTAJE EN SERIE **********\n\n";
int vo ,v1, v2 , r1 , r2;
cout<<"INGRESE
LA VOLTAJE: "; cin>>vo;
cout<<"INGRESE
LA VOLTAJE1: "; cin>>v2;
cout<<"INGRESE
LA VOLTAJE2: "; cin>>v1;
cout<<"INGRESE
LA R1: "; cin>>r1;
cout<<"INGRESE
LA R2: "; cin>>r2;
v1 = (r1/r1 + r2)*vo ;
v2 = (r2/r1 + r2)*vo
cout<<"EL
VOLTAJE1 EN SERIE ES :" <<v1<<endl;
cout<<"EL
VOLTAJE2 EN SERIE ES :" <<v2<<endl;
cout<<"**************************************\n\n";
}
break;
}
cout<<endl;
cout<<"\n";
system("PAUSE");
return 0;
}
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