El gran Laboratorio circuitos electricos
Enviado por Alvaro Curinao Pino • 29 de Junio de 2017 • Informe • 2.513 Palabras (11 Páginas) • 349 Visitas
Estudio de Circuitos Eléctricos
Nicolás Bravo. Rol USM: 2973512-3 ✉ nicolas.bravo@alumnos.usm.cl Grupo 215-A
Álvaro Curinao. Rol USM: 2973542-5 ✉ alvaro.curinao@alumnos.usm.cl Grupo 215-A
Resultados.
Primera parte: Comprobar las Leyes de Kirchhoff.
- Ley de Voltaje de Kirchhoff:
En esta parte se mide la caída de tensión en cada resistencia respecto a la fuente de voltaje, resultando la siguiente tabla:
Tabla 1
| V ± 0,041 [V] |
R1 | 0,319 |
R2 | 1,506 |
R3 | 3,203 |
R experimental | 5,028 |
R teórico | 5,010 |
Tabla 1: R es la resistencia a la que se le mide el voltaje, y la segunda columna registra el valor obtenido por el voltímetro.
Según la Ley (1), la suma de los voltajes en la malla debe ser cero, por lo que se desprende la siguiente relación:
[pic 3]
Siendo el valor teórico (el suministrado por la fuente de poder) y la sumatoria de los voltajes (V1+V2+V3) es el valor experimental.[pic 4]
Usando la fórmula de error porcentual (ver apéndice, ecuación 1), se obtiene el primer valor de error porcentual:
[pic 5]
- Ley de Corrientes de Kirchhoff:
Al medir las corrientes que pasan por cada elemento del circuito estudiado se obtuvo:
Tabla 2
| I ± 0,018 [mA] |
I1 teórico | 11,94 |
I2 | 8,14 |
I3 | 3,83 |
I experimental | 11,97 |
Tabla 2: I es el punto en el que se mide la corriente, y la segunda columna registra el valor obtenido por el amperímetro.
Acorde con la Ley de Corrientes de Kirchhoff (1), se observa que la relación entre las corrientes medidas debería ser:
[pic 6]
Sabiendo esto, podemos calcular el error porcentual para esta parte de la experiencia:
[pic 7]
Segunda parte: Ley de Ohm.
En esta parte de la experiencia se midió el voltaje y la corriente en el circuito, los resultados de estas mediciones se encuentran en la tabla 3 (anexo).
Luego, se procedió a graficar la corriente en función del voltaje aplicado: [pic 8]
Gráfico 1: Gráfico que representa la relación lineal entre la corriente y el voltaje de un elemento Óhmico.
De este gráfico se obtiene el coeficiente de correlación (R) de las muestras, el cual es igual al valor teórico para éste, por lo que tiene un error porcentual del 0%.
Tercera parte: Dispositivos no lineales.
En esta parte se estudia el comportamiento que existe en la relación entre el voltaje y la corriente del circuito, primero con un diodo y luego con una ampolleta (en lugar del diodo). Con estos datos se generan gráficos para reflejar visualmente la relación.
- Circuito con Diodo:
Las mediciones quedaron reflejadas en la tabla 4 (anexo), y el gráfico obtenido fue:
Gráfico 2: Gráfico que representa la relación potencial entre el voltaje y la corriente de un Diodo.[pic 9]
A simple vista se puede observar que la relación es potencial (además se eligió el ajuste de tendencia que mejor representaba los datos).
- Circuito con Ampolleta:
Los datos de esta parte están en la tabla 5 (anexo), y el gráfico obtenido es:
[pic 10]
Gráfico 3: Gráfico que representa la relación potencial entre el voltaje y la corriente de una ampolleta.
Aquí también es posible apreciar que no es una tendencia lineal, más bien es potencial.
Cuarta parte: Máxima transferencia de potencia.
En esta parte, se busca el valor de resistencia que da la máxima transferencia de potencia. Para esto, se mide el voltaje y la corriente en el circuito, pero ahora con una resistencia fija de 470 [Ω] y otra resistencia variable. Se tomaron 21 mediciones las que están registradas en la tabla 6 (anexo). El gráfico obtenido de la tabla es:
[pic 11]
Gráfico 4: Gráfico donde se puede ver la dependencia de la potencia sobre la resistencia, con una resistencia variable en el circuito.
El valor de resistencia para el cual la potencia fue máxima fue de 450 [Ω], el valor teórico para esta parte de la experiencia era 470 [Ω], de esto podemos calcular un error porcentual:
[pic 12]
Discusión y Análisis.
En la primera parte se prueban las leyes de Kirchhoff, primero la Ley de Voltajes (1):
[pic 13]
La que plantea el principio de conservación de energía, e indica que la suma de diferencias de potencial a lo largo de un circuito cerrado es cero.
Para probar esto, se conectaron varias resistencias en serie y se midió el voltaje en cada una (tabla 1), lo que al ser sumados, debería tener un valor igual al voltaje suministrado por la fuente, por lo que los valores experimentales y teóricos fueron:
[pic 14]
[pic 15]
De esto, se desprende el siguiente error porcentual entre los valores obtenidos:
[pic 16]
Luego, para la Ley de Corrientes de Kirchhoff (1):
[pic 17]
Esta ecuación plantea el principio de conservación eléctrica, indicando que la suma de corrientes que llegan a un nodo es igual a la suma de las que salen de él.
Para este caso, se pusieron 2 resistencias en paralelo y se midió la corriente que circulaba en distintas partes del circuito (tabla 2).
Luego los valores de corrientes obtenidos fueron:
[pic 18]
[pic 19]
El valor teórico es el que se encuentra antes de las resistencias I1 y el experimental el obtenido de la sumatoria de las corrientes medidas después de las resistencias.
Con estos valores: experimental y teórico, se calculó el siguiente error porcentual:
[pic 20]
Los errores porcentuales tanto para la ley de voltaje y la ley de corrientes son bastante bajos, debido a que se trabaja con sistemas eléctricos e instrumentos en donde casi no existe manipulación humana que influya en los resultados, pero de todas maneras, esta pequeña diferencia entre los valores teóricos y los experimentales se deben a factores que no pudieron ser reparados como los cables que pudieron poseer alguna resistencia eléctrica la cual influyera en las mediciones leídas en el instrumento.
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