Informe laboratorio fisica 2

LABORATORIO 4 CIRCUITOS ELECTRICOS PRESENTADO POR: GRUPO 1 JULIAN GIRALDO OSPINA – 234343 ([email protected] edu. co) CATALINA RINCON PLAZAS – 234380 ([email protected] edu. co) WILSON TORRES RIANO – 234388 ([email protected] edu. co) PRESENTADO A: HERNAN SANCHEZ MACHET UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE BOGOTA 2009 LABORATORIO 4 Objetivos Aplicar el concepto de circuito a cualquier sistema electrico Aplicar el concepto de conservacion de la carga para predecir el comportamiento de la corriente electrica en cualquier parte de un circuito

Aplicar el concepto de conservacion de la energia para predecir la energia de salida de cualquier elemento de un circuito Usar el concepto de potencial electrico para describir el comportamiento de un circuito Relacionar la carga electrica de un elemento de circuito con la diferencia de potencial a traves del elemento y la capacitancia del elemento Relacionar la corriente electrica a traves de un elemento de circuito, con la resistencia del elemento y la diferencia de potencial a traves del elemento Medir la corriente a traves de un elemento de circuito con un multimetro digital

Medir el voltaje entre dos puntos de un circuito con un multimetro digital Medir la resistencia de un elemento de circuito con un multimetro digital PROBLEMA 2. 1. Circuitos simples

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Equipo Para realizar el montaje de los circuitos, se necesita de Bombillos Bateria Cables Con este equipo se procede a armar los siguientes circuitos {draw:frame} {draw:frame} {draw:frame} {draw:frame} {draw:frame} Circuito I, circuito II y circuito III Preguntas ?Como se aplica la ley de la conservacion de la carga en un circuito? La ley de la conservacion de la carga es una ley fundamental de la naturaleza.

En ciertas interacciones entre particulas puede ocurrir que los electrones se creen o aniquilen. Sin embargo, en todos estos procesos se producen o destruyen cantidades iguales de cargas negativas y positivas. La Ley de la conservacion de la Carga ayuda a deducir la segunda regla de Kichhoff, llamada regla de los nudos; esta regla es necesaria para circuitos de multiples mallas que contienen puntos en los que la corriente puede dividirse. En estado estacionario no hay posterior acumulacion de carga electrica en ningun punto del circuito, de tal modo que la cantidad de carga que entra en un punto debe ser igual a la que sale de dicho punto.

I1=I2+I3 ?Como se aplica la ley de la conservacion de la energia en un circuito? La ley de la conservacion de la energia dice que si se tiene un punto, y una carga en ese punto donde el potencial es V, la energia potencial de la carga es qV. De esta ley se deduce la primera regla de Kichhoff, llamada regla de las mallas, que dice que en estado estacionario, el campo electrico en cualquier punto (fuera de una fuente de fem) es debido a la carga acumulada sobre las superficies de los bornes de bateria, resistencias, cables, u otros elementos del circuito.

Como el campo electrico es conservativo, existe una funcion potencial en cada punto del espacio (excepto en el interior de una fuente fem). Segun nos desplazamos a lo largo de la malla del circuito, el potencial puede aumentar o disminuir en funcion de que nos encontremos con una resistencia o con una bateria, pero una vez recorrida la malla y se ha llegado al punto desde el que se comenzo, la variacion neta de potencial debe ser igual a cero. De la misma forma en la Ley de la conservacion de la Energia, si la carga recorre un bucle en un circuito, pierde o gana energia al atravesar resistencias, baterias, etc. pero cuando vuelve a su punto de partida, su energia debe ser de nuevo qV. De acuerdo con la Ley de Ohm, si establece la misma diferencia de potencial a traves de dos resistencias iguales. ?Como son las corrientes en las dos resistencias? De la ecuacion de la Ley de Ohm, i=vr Podemos concluir que si dos resistencias iguales tienen la misma diferencia de potencial, por ellas va a circular la misma corriente. De acuerdo con la Ley de Ohm, si la misma corriente atraviesa resistencias iguales. ?Como son las diferencias de potencial a traves de las resistencias?

Por Ley de Ohm, v=i r Si tenemos dos resistencias iguales, por las cuales circula la misma corriente, estas van a tener la misma diferencia de potencial en sus bornes ?Una pila suministra una diferencia de potencial constante o una corriente constante? Una bateria ideal es una fuente de fem que mantiene una diferencia de potencial constante entre sus dos terminales, independientemente del flujo de carga que exista entre ellas. La diferencia de potencial entre las terminales de una bateria ideal es igual, en magnitud, a la fuerza electromotriz de la bateria.

El “brillo” de un bombillo esta asociado a la potencia (rapidez con que el elemento disipa energia). ?A que es igual la potencia? ?=IV Si se conoce el valor de la resistencia y la corriente que la atraviesa, el valor instantaneo de la potencia disipada en la resistencia es: ?=I2R Si se conoce el valor de la resistencia y el voltaje entre sus terminales, la potencia es: ?=V2R Suponga que un circuito tiene varias resistencias identicas conectadas de diferentes formas. ?como puede saber cuales disipan mas energia?

Para saber cual resistencia disipara mas energia en un circuito con resistencias iguales, es necesario identificar primero si la misma se encuentra en paralelo, en serie o en una combinacion de las dos. Es necesario tambien hacer una aproximacion de como se va a distribuir tanto el voltaje como la corriente en el circuito. Y aquella resistencia en la cual haya una mayor diferencia de potencial asi como corriente, va a ser la que mayor energia disipara. Prediccion Ordene los bombillos A, B, C, D y E en forma descendente de acuerdo con el brillo que usted cree tendra cada uno.

Justifique su respuesta. R/ Los bombillos A, D y E tendran el mismo brillo y su brillo sera alto comparado al de los bombillos B y C. Esto se debe a que en el circuito III (paralelo), la distribucion de voltajes en cada bombillo es igual a la distribucion de voltaje donde hay un solo bombillo conectado (circuito I). En cambio, en el circuito II (serie), el voltaje se divide en cada bombillo, en partes iguales. Exploracion {draw:frame} En este circuito, se probaron cada uno de los bombillos disponibles, odos ellos tuvieron el mismo brillo, es decir que todos los bombillos tienen la misma resistencia CIRCUITO II {draw:frame} El brillo de los bombillos de este circuito es igual. Debido a esto, se deduce que la cantidad de corriente en ambos bombillos, es la misma. No es cierto que haya mayor corriente en el bombillo superior, solo por el hecho de estar mas cercano a la fuente. Al cambiar los bombillos de orden, se conserva el brillo en cada uno. Por lo anterior, sabemos que la corriente en los puntos 1, 2 y 3 es la misma. v=i r

Donde, v es voltaje, i es corriente y r es resistencia. Como la resistencia que conforman los dos bombillos del circuito II es mayor que la que forma un solo bombillo en el circuito I, de la ecuacion obtenemos que la corriente sea mayor donde la resistencia sea menor, es decir el circuito I. En el circuito II, la corriente va a ser menor. CIRCUITO III {draw:frame} El brillo de los bombillos en este circuito es igual. Esto nos indica que la cantidad de corriente en ambos bombillos es la misma. La corriente del punto 1, se divide en partes iguales en los puntos 2 y 3.

En los puntos 2 y 3 hay la misma cantidad de corriente debido a que los bombillos de estos tramos tienen la misma resistencia. La corriente del punto 1 es igual a la suma de las corrientes de los puntos 2 y 3. El brillo de ambos bombillos en el circuito III, es igual al brillo del bombillo en el circuito I. Pero esto no indica que la corriente en el punto 1 de estos circuitos sea la misma, ya que la resistencia equivalente de los bombillos en paralelo del circuito III, no es igual a la resistencia del unico bombillo en el circuito I.

La corriente en el punto 1 de cada circuito no es la misma, el valor de esta, va a depender del numero de bombillos y su configuracion, basicamente porque si se cambian estos parametros, se esta alterando la resistencia equivalente de la cual depende la corriente segun la ley de Ohm. Conclusion Los bombillos A, D y E tuvieron el mismo brillo y su brillo fue alto comparado al de los bombillos B y C. Los resultados obtenidos concuerdan con la prediccion realizada. El tipo de circuito para la iluminacion de una casa, es el circuito paralelo, ya que todos los bombillos conectados en este circuito tendran el mismo brillo.

La cantidad de corriente en un circuito depende de la resistencia equivalente del mismo. *PROBLEMA 2. 2. CIRCUITOS MAS* COMPLEJOS I Equipo Para realizar el montaje de los circuitos, se necesita de Bombillos Bateria Cables Con este equipo se procede a armar los siguientes circuitos {draw:frame} {draw:frame} {draw:frame} {draw:frame} {draw:frame} Circuito I, circuito II, circuito III, circuito IV y circuito V. Preguntas ?Si se establece la misma diferencia de potencial a traves de resistencias diferentes, como son las corrientes a traves de cada resistencia? Si a traves de resistencias diferentes pasa la misma corriente, como son las caidas de potencial a traves de cada resistencia? Prediccion El orden de bombillos, en forma descendente de acuerdo con el brillo que se cree tendra cada uno, es el siguiente. Los bombillos A, D, L, M y N tendran el mismo brillo y seran los que mas alumbren de todas las configuraciones. Debido a que todos estos paralelos a la fuente de voltaje Despues sigue el bombillo E, con menor brillo ya que esta conectado con otros bombillos en serie. Los bombillos B y C tienen menos brillo que el anterior porque se encuentran en serie.

A continuacion estan los bombillos F y G, que aunque se encuentran en paralelo, hay otro bombillo en serie que no permite que estos brillen mucho. Por ultimo estan los bombillos H, J, y K que tienen el menor brillo por ser un circuito completamente en serie. Exploracion CIRCUITO DE REFERENCIA I {draw:frame} CIRCUITO II {draw:frame} El brillo de los bombillos B y C, es menor al brillo del bombillo D. Esto indica que la corriente a traves de cada tramo se divide en forma desigual. El brillo de los bombillos B y C, es menor al brillo del bombillo A.

Es decir que la corriente en el punto 2 del circuito II es menor que la corriente del punto 1 del circuito I. El brillo del bombillo D es igual al brillo del bombillo A. O sea que las corrientes son las mismas en el punto 3 del circuito II y en el punto 1 del circuito I. En este circuito la corriente se divide en los puntos 2 y 3, la diferencia esta en que esta division no se realiza en partes iguales, y esto se debe a que la resistencia del tramo 2 no es la misma que la del tramo 3, la resistencia del tramo 2 es mayor, por lo tanto habra menos corriente en el mismo.

Esto se ve reflejado en el brillo de los bombillos. La cantidad de corriente en el punto 1 del circuito II, debe ser mayor a la corriente del punto 1 del circuito I. Si le damos un valor R de resistencia a cada bombillo, la resistencia equivalente del circuito II, seria la siguiente: Sumamos las dos resistencias en seria R+R=2R Esta la sumamos con la resistencia en paralelo R, Req= 2R*R2R+R= 2R23R= 2 3R Esta seria la resistencia equivalente del circuito II, comparada con la resistencia del circuito I 23R