re 10 lab 087 fisica iii

8/20/2019 Re 10 Lab 087 Fisica III

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GUIA DE PRÁCTICA Código de registro: RE-10-LAB-087 Versión 3.0

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UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLESERVICIOS DE LABORATORIOMATERIA: FÍSICA IIIPractica No. 1

EFECTO DE LA RESISTENCIA Y TENSIÓN SOBRE LACORRIENTE (LEY DE OHM)

1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO.-

Resistencia, Tensión y Corriente.

Para el desarrollo de las prácticas, es necesario conocer y operar correctamentelos instrumentos de mediciones eléctricas. Estos instrumentos permiten medir laintensidad de corriente eléctrica por un conductor (amperímetro), la diferencia depotencial entre dos puntos de un circuito (voltímetro) o la resistencia eléctrica deun dispositivo resistor (óhmetro).

La capacidad resistiva de las resistencias (R, medida en Ohmios), se determinadirectamente con un óhmetro. Este valor de la resistencia no depende de suconexión en el circuito, ella está asociada con el propio componente.

Análogamente, en la medición de la fuerza electromotriz (fem- medida en Voltios),es una característica propia de la fuente conectada al circuito (pilas, fuente detensión continua, baterías, etc.) y puede existir sin necesidad de un circuitoeléctrico completo.

La corriente eléctrica (I, medida en Amperios), difiere de la tensión y de laresistencia, porque no puede existir por sí misma. Para que estas cargas semuevan es necesario que exista una fuente de tensión y un camino cerrado.

La cantidad de corriente existente en un circuito (intensidad) depende de lacantidad de tensión aplicada por la fuente (fem) y de la naturaleza delconductor (resistencia). Si este camino presenta poca oposición, lacorriente es mayor de lo que sería en un circuito en que la oposición fuesemayor.

Estas tres variables están ligadas a través de la Ley de Ohm:

V = I x R

Donde:V = Voltaje medido en Voltios (V).I = Intensidad de corriente medida en Amperios (I).R = Resistencia medida en Ohmios (Ω).


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2. COMPETENCIAS.-

El estudiante medirá la corriente ( I ) como una función del voltaje aplicado (V),para resistencias de distintos valores.

El estudiante medirá la corriente ( I ) como una función de la resistencia (R ), paravarios valores de Voltaje aplicados.

3. MATERIALES Y EQUIPOS.-

a) Un Tablero para circuitos.b) Resistores de 10, 100 y 470 K., todos de 1 Vatio.c) Dos Multímetros.d) Una fuente de alimentación de Corriente Continua.e) Cables de Conexión.

4. PROCEDIMIENTOa) Determinar con un óhmetro, el valor de las resistencias suministradas,

registrar en la hoja de datos.b) Determinar los colores de las resistencias suministradas y registrar en la hoja

de datos.c) Instalar los siguientes circuitos:


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3

d) Conectar los instrumentos de medida.e) Manteniendo la fem constante, determinar los valores de Voltaje y Corriente,

en los tres circuitos.f) En el circuito 1, determinar la corriente para voltajes aplicados de 3, 4, 5

5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRACTICA.-

La práctica tendrá una duración de dos períodos académicos

6. MEDICIÓN, CALCULOS Y GRAFICOS.-

En cada uno de los circuitos, proceder a:

a) Determinar los valores de las resistencias suministradas por lectura directacon un óhmetro.

b) Determinar los valores de las resistencias suministradas mediante el

código de colores, registrar en la hoja de datos.c) Determinar el valor de las resistencias suministradas con los valores

obtenidos de Voltaje y Corriente en los tres circuitos.d) Comparar los resultados obtenidos mediante la medida directa, la

determinada por código de colores y el resultado del cálculoanalítico de resistencia utilizada para armar los circuitos 1, 2 y 3.

e) Con los datos obtenidos analítica y experimentalmente en base al Circuito1, grafique I = f(V) (En la Gráfica, use colores distintos). Recurra alproceso de linealización de los datos obtenidos.

f) Con los datos obtenidos, grafique I = f(v), Para los tres circuitos

estudiados, linealice la curva.Las dos rectas deben ser muy similares ya que lo que Usted ha hecho

es demostrar experimentalmente la Le y de Oh m .

7. CUESTIONARIO.-

a) Qué representa la pendiente del gráfico. Determine este valor y su ecuación


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experimental, mediante el método de mínimos cuadrados..b) Para un valor de R, como varía la corriente a un incremento o decremento

de voltaje.c) Para un valor fijo de Voltaje. como varia la corriente a un incremento o

decremento de la resistencia.d) A partir de la gráfica ¿puede obtener el valor de la Resistencia? ¿Cómo?

Explique y obtenga dicho valor.e) Cumple la ecuación experimental obtenida con la Ley de Ohm


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PRACTICA Nª 1 – EFECTO DE LA RESISTENCIA Y TENSIÓN SOBRE LACORRIENTE (LEY DE OHM)

HOJA DE DATOS

Circuito 1: Circuito 2:

Circuito 3: Lectura Voltajes y corrientes

Lectura de Corriente con V variable:

Fem(V)

Circuito 1Corriente (A)

Circuito 2Corriente (A)

Circuito 3.Corriente (A)

34567

.10

R Franja 1 Franja 2 Franja 3 Tol. R 1

R 2

R 3

Tester - Escala:

Resistencia Lectura Multiplicador R 1

R 2 R 3


R 2

R 3

Tester - Escala:

Resistenci Lectura Multiplicador R 1

R 2 R 3

Circuito Voltaje (V) Corriente (A)

IIIIII


R 2

R 3

Tester - Escala:Resistencia Lectura Multiplicador R 1 R 2

R 3

Integrantes

……..………………………………

……..………………………………

……..………………………………

…..………………………………….


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RESISTORES EN PARALELO Y EN SERIE

1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

1.1 RESISTORES EN PARALELO

Las diferencias de potencial en los resistores son las mismas:

3

La resistencia equivalente para un circuito en paralelo es igual a:

321

1111

R R R RT

1.2 RESISTORES EN SERIE

A través de cada resistor fluye la misma corriente I

La resistencia equivalente para un circuito en serie, es

RT = R1+R2+R3.

2. COMPETENCIA (S).-

El estudiante verificara la ley de corrientes de Kirchhoff, para un circuito conresistores conectados en paralelo.

El estudiante verificara la ley de voltajes de Kirchhoff para un circuito conresistores conectados en serie.


1. Un tablero para circuitos.2. Resistores de 4.7 K, 10 K y de 47 K.3. Dos multímetros.4. Una fuente de alimentación de c.c.5. Cables de experimentación.


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4. PROCEDIMIENTO

4.1 RESISTORES EN PARALELO:

a) Armar el siguiente circuito:

b) Medir la corriente I y la tensión V, anotar estos resultados en la tabla dela Hoja de datos.

4.2 RESISTORES EN SERIE:

a) Armara el siguiente circuito:

b) Medir la corriente I en el multímetro.c) Medir la tensión en la fuente, luego las caídas de tensión V1, V2 y V3.d) Registrar estos valores obtenidos en la tabla de la Hoja de Datos.

5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRÁCTICA

La práctica tendrá una duración de 100 minutos.

6. MEDICION, CALCULOS Y GRÁFICOS

6.1 Resistores en paraleloa. Registrar en una tabla las resistencias calculadas de acuerdo a la

relación V/I.


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b) De acuerdo a la fórmula respectiva para resistencias en paralelodeterminar la resistencia total R del circuito.

6.2 Resistores en serie

a) Calcular la resistencia total R del circuito a partir de I y V.b) Determinar los valores de R1, R2 y R3 a partir de los resultados de la

medición.c) Determinar los valores de R1, R2 y R3 a partir de las lecturas de las

bandas de color de cada resistor

7. CUESTIONARIO.-

7.1 RESISTORES EN PARALELO:

Se cumple la primera Ley de Kirchorff?,

∑

=

7.2 RESISTORES EN SERIE:

a) ¿Cómo se comporta V en relación con V1, V2, V3?. Analizar si cumplela segunda ley de Kirchhoff, V=V1+V2+V3.

b) Analizar si R=R1+R2+R3.c) ¿Cuáles son los factores experimentales que influyen para que las

anteriores igualdades no se cumplan exactamente?


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Cap. 2. RESISTORES CONECTADO EN SERIE Y PARALELO

HOJA DE DATOS

a) Resistores en Serie.

b) Resistores en paralelo

Volt. deent. (V)

Corr. deent. (A)

Resistencia()

Voltaje(V)

Color de banda1º 2º 3º

R1 = 47 K V1 =R2 = 4.7 K V2 =R3 = 10 K V3 =

PARTICIPANTES

……………………………………………. ……………………………………………

……………………………………………

……………………………………………

Circuitocon

Voltaje (V) Corriente(A)

Resistencia

Color de banda1º 2º 3º

R1= R2= R3= RT=


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PUENTE DE WHEATSTONE


En un circuito de puente de Wheatstone, la disposición de las resistencias le,permiten de manera sencilla medir con gran precisión la magnitud deresistencias desconocidas, cuándo el puente es llevado a la condición deequilibrio, el registro se determina con un amperímetro de alta sensibilidad, él

cual actúa como dispositivo indicadorEl esquema del puente de wheatstone, nos permite determinar el valor de unaresistencia Rx desconocida, conocidas las otras tres R1, R2 y RConocida. Cuandoel puente está en equilibrio.

Matemáticamente, el productode las resistencias opuestas esconstante, y la podemosrepresentar como:

R1∙Rx = R2∙Rc (1)

En Laboratorio se utiliza una variedad del Puente de Wheatstone denominadaPuente de Hilo, en la cual las resistencias R1 y R2 están formadas por un mismohilo metálico (la misma resistividad y la misma sección). Para el análisisconsideramos el circuito de puente de hilo siguiente:


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Donde:Rx = Resistencia a medir

R = resistencia conocida

L1 y L2 = longitudes de los conductores de las resistencias R1 y R2

Al deslizar el cursor B cambia el valor de las resistencias RCB Y RBD, consiguiendode esta manera que el amperímetro marque cero. Cuando esto ocurra se cumplirála relación expresada en la ecuación (1), que se puede escribir de la forma:

() De donde:

Por otro lado:

á 2

2 Reemplazando y eliminando términos semejantes, se tiene:

2


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El estudiante determinará el valor de resistencias eléctricas desconocidasutilizando el puente de Wheatstone. Aplicara el código de colores, para verificar

los valores obtenidos.3. MATERIALES Y EQUIPO.-

1. Fuente de C.C. de 1. 5 voltios2. Galvanómetro3. Puente con contacto móvil4. Resistencia de 100 ohmios5. Juego de resistencias cuyos valores se conocen solo a través del código de

colores

4. PROCEDIMIENTO

a) Armar el equipo según la figurab) Colocar el galvanómetro a la máxima escalac) Conectar la fuente de energíad) Desplazar el contacto móvil del puente de hilo, hasta que el galvanómetro

indique cero.

5. TIEMPO DE DURACIÓN DE LA PRÁCTICA.-

La práctica tendrá una duración de 100 minutos.

6. MEDICION, CALCULOS Y GRAFICOS.-

a) Bajar la escala del galvanómetro para apreciar una mínima desviaciónb) Cuando Iab = 0 medir L1 c) Calcular L2 = 1000 – L1 d) Calcular Rx aplicando la ecuación (7)e) Determinar el valor de Rx aplicando el código de coloresf) Calcular la discrepancia entre ambos valores

(%) ( − )

100

g) Repetir el procedimiento para cada una de las resistencias suministradas

Nota. En el rango de miliohms, tomar en cuenta la resistencia de losconductores de conexión


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7. CUESTIONARIO

a) La discrepancia es mayor o menor cuando L1 se mide en la parte centraldel puente de hilo

b) ¿Qué ventajas tiene el método?c) ¿Qué desventajas tiene el método?d) ¿Tendrá importancia el valor de la resistencia desconocida respecto a la

resistencia de referencia?e) ¿Qué ocurrirá en el valor de Rx si L1 es igual a L2?f) Exprese y explique diferentes aplicaciones de los puentes en la ciencia y la

industria.


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CAP. 3. PUENTE DE WHEATSTONE

HOJA DE DATOS

VOLTAJE

UTILIZADO

(Voltios)

LONGITUD DEL HILO

(cm)

RESISTENCIAS

(Ω) ERROR

RELATIVO

(%)L1 L2Rc

(Val. conocido)

Rx

(Experimental)

Rx

(Referencial)

2V

2V

2V

2V

2V

INTEGRANTES

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………


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CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO

1.1 Carga de un capacitor

Considerar el siguiente circuito:

El voltaje en el capacitor se determina de:

Donde se denomina la constante de tiempo, su unidad es elsegundo

1.2 Descarga de un capacitor

En el siguiente circuito la carga inicial en el capacitor es Q:


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El voltaje en el capacitor es:

Vc(t) =Voe-t/t.

2. COMPETENCIA (S)

El estudiante graficará las curvas de carga y descarga de un condensador ydeterminará sus ecuaciones experimentales de y la constante de tiempo t=RC.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

a) Un tablero para circuitos.b) Un resistor de 100 K ohmio.c) Un condensador de 470 F.d) Dos multímetros de c.c.e) Una fuente de alimentación de c.c.f) Cronómetro.g) Cables de experimentación.

4. PROCEDIMIENTO

a) Instalar el siguiente circuito:

b) Cortocircuitar el condensador con el conmutador conectado en B,aproximadamente por 5 segundos.

c) Conectar el conmutador en A, Energizando el circuitod) Simultáneamente medir el tiempo t para valores de voltaje anotados en la

tabla.e) Conectar el conmutador en la posición B.


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f) Simultáneamente medir el tiempo t de descarga, para valores de tensión Vtabulados.

5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRACTICA

La práctica tendrá una duración de 100 minutos


a. Enchufar el condensador en la placa y simultáneamente medir el tiempo tpara valores del voltaje anotados en la tabla, Registrar los valores obtenidosen la tabla.

b. Remover la resistor de 100 K ohmio y conectarlo de acuerdo al circuito II.En el mismo instante medir el tiempo de descarga para valores de la tensión

V tabulados, registrar estos valores en la tabla de la hoja de datos.

7. CUESTIONARIO.-

1. Dibujar las curvas de carga y descarga del condensador en el mismo gráfico.Cómo son estas curvas?.

2. Determinar por el método de los mínimos cuadrados las ecuacionesexperimentales de carga y descarga.

3. Comparar la ecuación de descarga V=f(t) con la ecuación teórica V=Voe-t/t.Determinar el valor de la constante de tiempo. Es este valor t=RC?


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CAP. 4. CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

HOJA DE DATOS

CARGA DESCARGAVoltaje

(Vol.)Tiempo

(s)Voltaje(Vol)

Tiempo(s)

1 13

2 12

3 11

4 10

5 96 8

7 7

8 6

9 5

10 4

11 3

12 2

13 1

INTEGRANTES

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………


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UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERÍAMATERIA: FÍSICA III Practica No 5

MEDICION DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA

1 COMPETENCIAS

El estudiante determinará la potencia y el factor de potencia utilizando el voltímetrocomo factor de medida (método del voltímetro).

El estudiante determinara la potencia y el factor de potencia utilizando el Amperímetro como medida de datos. (Método del amperímetro).

2. CONOCIMIENTO TEÓRICO REQUERIDO

a) Método del voltímetro

En un circuito con un resistor y una bobina en serie, la corriente, I, en amboselementos es la misma. El diagrama fasorial de la caída de voltaje en la bobina, V3,que adelanta a la corriente en un ángulo Φ y la caída de voltaje en el resistor, V2,en fase con la corriente es la siguiente:

r

x

R

AC

6 V

50 Hz

V1

V2

V3

V2

V3

cos 0

V3

V3sen 0V

1

0

Aplicando el teorema de Pitágoras al triangulo ABC se obtiene:

(V1)2 = (V2 + V3cos Φ)2 + (V3sen Φ)2


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Despejando el Factor de Potencia se obtiene:

cos Φ = ((V1)2 - (V2)2 - (V3)2) / 2 V2 V3

Como el voltaje en el resistor es igual a: V2 = R I, la Potencia consumida por labobina es igual a:

P = V3 I cos Φ = ((V1)2 - (V2)2 - (V3)2) / 2 R

b) Método del Amperímetro.

En un circuito con un resistor y una bobina en paralelo, el voltaje V, en amboselementos es el mismo. La corriente en el resistor, I2, está en fase con el voltajeaplicado, y la corriente en la bobina, I3, atrasa al voltaje aplicado en un ángulo, Φ,el diagrama fasorial correspondiente es el siguiente:

r

R

x

I3

I2

I1

AC

6 V

50 Hz

I2

I3cos 0

I3sen 0I

3I1

AB

C

0

Aplicando el teorema de Pitágoras al triangulo ABC se obtiene:

(I1)2 = (I2 + I3cos Φ)2 + (I3sen Φ)2

Despejando el Factor de Potencia se obtiene:

cos Φ = ((I1)2 - (I2)2 - (I3)2) / 2 I2 I3

Como la corriente en el resistor es igual a: I 2 = V / R, la Potencia consumida por labobina es igual a:

P = V I3 cos Φ = 2 ((I1)2 - (I2)2 - (I3)2) / R


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3.- MATERIALES Y EQUIPOS

a) Fuente de Corriente Alterna, 6 V, 50 Hz.b) Bobina de 600 vueltas con Núcleo Ferro magnético

c) Resistor de 70 Ohmsd) Multímetroe) Cables de experimentación

4.- PROCEDIMIENTO

o Conectar en serie la bobina (x) y el resistor (r).o Aplicar 6 V de Corriente Alterna,V1, a la conexión serie.o Medir el voltaje en el resistor, V2, y en la bobina, V3.o Conectar en paralelo la bobina y el resistor.

o Conectar en serie el multímetro como amperímetro, a la conexión paralela.o Aplicar 6 V de Corriente Alterna a la conexión anterior.o Medir la corriente total, I1.o Conectar el resistor en paralelo con la conexión serie de la bobina y el

amperímetro.o Medir la corriente en la bobina, I3.o Conectar la bobina en paralelo con la conexión serie del resistor y el

amperímetro.o Medir la corriente en el resistor, I2.

.5. DURACION DE LA PRÁCTICALa Práctica tendrá una duración de 2 períodos académicos

6. MEDICION, CÁLCULOS Y GRÁFICOS

o Medir la corriente total, I1., anotar en la ahoja de datoso Medir la corriente en la bobina, I3., anotar en la ahoja de datoso Medir la corriente en el resistor, I2, anotar en la hoja de datos o Calcular el Factor de Potencia y la Potencia consumida por la bobina.o Calcular la potencia consumida por el resistor en ambos circuitos.o Calcular la potencia suministrada por la fuente de corriente alterna en ambos

circuitos.o Calcular la resistencia, r, y la inductancia, L, de la bobina.o Deducir la fórmula del factor de potencia aplicando el teorema del coseno.

7. CUESTIONARIO

¿Qué método produce el menor error?


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Practica No. 5

MEDICION DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA

HOJA DE DATOS

V1 V2 V3

V Entrada I1 I2 I3

INTEGRANTES

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………


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BOBINAS EN CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA


Las cargas en movimiento (corrientes) son las fuentes de los camposmagnéticos.

La ley de Biot-Savart proporciona una expresión para encontrar el campomagnético.

Donde es una constante denominada la permeabilidad del espacio libre:

El flujo magnético a través de una superficie abierta se define como:

Donde es un vector perpendicular a la superficie cuya magnitud es igual alárea dA.

Los campos magnéticos son continuos y forman lazos cerrados. Las líneas decampo magnético creadas por corrientes no empiezan o terminan en ningúnpunto.

La ley de inducción de Faraday establece que si el flujo magnético cambia en eltiempo a través de una superficie abierta definida por el lazo conductor, entoncesse induce una fuerza electromotriz en el lazo conductor igual a:

Si el circuito es una bobina que consta de N espiras todas de la misma área,entonces la FEM inducida total es:

B

S

d Φ B A

Bd

N dt


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Donde L es una constante de proporcionalidad, conocida como inductanc ia dela bobina, que depende de la geometría del circuito. La inductancia es una

medida de la oposición a cualquier cambio en la corriente.o En corriente continua, la corriente fluye solo en una direccióno En corriente alterna, la corriente cambia su dirección periódicamente.o El voltaje instantáneo proporcionado por una fuente de voltaje sinusoidal

es igual a:

Donde:

es el voltaje máximo, o la amplitud del voltaje en voltios, yes la frecuencia angular en revoluciones por segundo.

es la frecuencia de la fuente en hertz yT es el periodo en segundos.

La reactancia inductiva se define como: , depende de la frecuencia yde las características del inductor.

La impedancia Z de un circuito de corriente alterna se define como:

La ley de Ohm generalizada aplicada a un circuito de c.a., se denota como:

Instalar el siguiente circuito

B

L

d dI N L

dt dt

0( ) sinV t V t

2 2 1

( ) , L C L C Z R X X X L X C

00

V I

Z


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a) El estudiante medirá la corriente que fluye en el circuito con la tensióncontinua aplicada, con y sin núcleo de hierro.

b) Medirá la corriente que fluye en el circuito con la tensión alterna aplicada cony sin núcleo de hierro.c) Determinará la inductancia de los tres montajes.


1. Un tablero para circuito.2. Una bobina de 600 espiras.3. Un núcleo en U con yugo.4. Dos multímetros.5. Una fuente de alimentación de c.c. y c.a.

6. Cables de experimentación.4. PROCEDIMIENTO

a) Armar el circuito de la figurab) Llevar a cabo las mediciones de corriente y tensión, con la tensión

continua aplicada.i. Con una bobina sin hierro.ii. Solamente con el núcleo de hierro introducido (yugo).iii. Con núcleo en U y yugo atornillado.

c) Llevar a cabo la medición de corriente y tensión con la tensión alternaaplicada como en el inciso A.




d) Determinar la corriente y tensión, con la tensión continua aplicada.i. Con una bobina sin hierro.ii. Solamente con el núcleo de hierro introducido (yugo).iii. Con núcleo en U y yugo atornillado.iv. Con los valores hallados, confeccionar la tabla de valores de la

hoja de datos.

e) Llevar a cabo la medición de corriente y tensión con la tensión alternaaplicada como en el inciso A y confeccionar la tabla de datos.


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7. CUESTIONARIO.-

1. En base de V e I determinar R y Z, luego registrar los resultados en las tablas.2. ¿Cuál es la diferencia que ejerce el núcleo de la bobina en la corriente que

fluye en el circuito?. Explicar de acuerdo a los incisos a) , b) y c) para c.c. yc.a.3. Determinará la inductancia de los tres montajes.4. Investigar la aplicación de esta teoría en transformadores.


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Practica No. 6

BOBINAS EN CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA

HOJA DE DATOS

TensiónContinuaMontaje

VoltajeV

CorrienteI

Resistencia

a) 5

b) 5

c) 5

Tensión AlternaMontaje

VoltajeV

Corriente A

Impedancia

a) 6

b) 6

c) 6

INTEGRANTES

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………


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UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERÍAMATERIA: FÍSICA III Practica No 7

TRANSFORMACION DE VOLTAJE


Una aplicación muy importante de la inducción electromagnética, son lostransformadores, que es un dispositivo que permite transferir energía

eléctrica de un circuito (Bobina) a otro, modificando la intensidad de latensión.

La base de su funcionamiento es la Inducción mutua, que consiste en laaparición de una fem en inducida, cuando se produce una variación decorriente en otro circuito próximo.

Un transformador esta formado por dos bobinas sobre un núcleo de hierrocomún. El núcleo de hierro se usa para lograr que el campo magnético seamayor en el interior de las bobinas, debido a las propiedades ferromagnéticasdel hierro. La acción de este núcleo consigue que el flujo que atraviesa cadaespira sea el mismo en las dos bobinas.

Al aplicar sobre una de las bobinas del transformador (primario), una corrientealterna, cuya tensión se quiere transformar, Se genera un flujo magnéticovariable en la bobina secundaria, produciendo una fem inducida con la mismafrecuencia que la corriente que circula por el primario, que de acuerdo a laley de Faraday se inducen voltajes en las bobinas primaria y secundariaproporcionales al número de vueltas o espiras de las bobinascorrespondientes.

La relación de voltajes en las bobinas, aproximadamente, es igual a larelación de vueltas de las bobinas correspondientes, en un transformador sin

carga.

1

Donde “a” es la relación de transformación ().


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Despejando el voltaje resultante de la bobina secundaria será:

o Si la relación de transformación es mayor que 1,Ns > Np, la tensión en elsecundario es mayor que en el primario y el transformador es un elevador ,transformador de alta.

o Si la relación de transformación es menor que 1, Ns < Np, la tensión en elsecundario es menor que en el primario y el transformador ahora es unreductor, transformador de baja.


El estudiante medirá los voltajes inducidos en la bobina secundaria (Vs) de untransformador en vacío, para diferentes voltajes en la bobina primaria (Vp) einvestigará la relación de voltajes con la relación de vueltas de las bobinas (Ns/Np)Graficara Vs = f( Vp ) y Vs = g( Ns / Np.) y determinara las ecuaciones experimentales.


Un núcleo de hierro laminado Tres bobinas de 200,400 y 600 vueltas

Dos multímetros Cables de experimentación

4. PROCEDIMIENTOa) Armar el siguiente circuito

A

VV

b) Ajustar los multímetros como voltímetro y amperímetro de corrientealterna para un rango de medición de 20 V y 20 A respectivamente.

c) Instalar el transformador con las siguientes combinaciones de espiras:d) 600/400; 600/200 ; 400/200; 400/600 ; 200/400;


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e) En cada caso conectar la bobina primaria a 6, 12 y 18 V de corrientealterna.



6. MEDICION, CACULOS Y GRAFICOS

a) En cada caso medir el voltaje secundario y la corriente de excitación,anotarlo en la tabla de datos.

b) Calcular y comparar, Vs / Vp y/con Ns / Np. c) Graficar Vs = f( Vp ), para las relaciones de vueltas: 400/600, 200/600 y

200/400.d) Graficar Vs = g( Ns / Np.), para Vp = 6 v.

7. CUESTIONARIO.-

a) Cuál será el resultado si aplicamos a la bobina primaria corrientecontinua, explique por qué.

b) Calcular y comparar

c) Graficar Vs = f(Vp), para las siguientes relaciones de transformación 46 , 26 24


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Practica No 7

TRANSFORMACION DE VOLTAJEHOJA DE DATOS

Tabla de voltajes

Voltaje [V] Bobina Primaria Bobina Secundaria

No. Vueltas Voltaje [V] No. Vueltas Voltaje [V]

61218

61218

61218

612

6

600600600

600600600

400400400

400400

200

400400400

200200200

200200200

600600

400

INTEGRANTES

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………..

…………………………………………………


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UNIVERSIDAD DEL VALLEFACULTAD DE INGENIERIAMATERIA: FÍSICA III Practica No. 8

GENERADOR Y MOTOR ELECTRICO



El estudiante determinará la magnitud y la polaridad de la Fuerza Electromotrizinducida en el devanado de la armadura de un generador de corriente continuaelemental, en función de la magnitud y dirección de la velocidad de rotación, y lamagnitud y dirección del campo magnético.

Determinará la magnitud y dirección de la velocidad de rotación del rotor de un

motor de corriente continua elemental, en función de la magnitud y el sentido dela corriente en el devanado de la armadura, y la magnitud y dirección del campomagnético.


- Fuente de energía de corriente continua- Máquina de corriente continua


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- Imán permanente- Electroimán- Voltímetro- Cables de conexión

1. PROCEDIMIENTO,a) Armar el siguiente circuito.

b) Identificar los componentes de la máquina de corriente continuac) Medir la resistencia del devanado de la armadura y del electroimán

1.1 Operación como Generador

a) Conectar el voltímetro al devanado de la armadurab) Colocar el imán permanente sobre el estatorc) Impulsar el rotor en una dirección, luego en la dirección opuestad) Medir el voltaje inducido y determinar la polaridad de este voltaje para

ambas direcciones.e) Cambiar la posición del imán permanente y repetir el procedimiento

anterior.f) Medir el voltaje inducido para 2 o más velocidades de rotacióng) Medir el voltaje inducido variando el flujo magnético del imán permanente




Medir la resistencia del devanado de la armadura y del electroimán

3.1 Operación como Generador

a) Medir el voltaje inducido y determinar la polaridad de este voltaje paraambas direcciones del rotor impulsadas.

V

V


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b) Medir el voltaje inducido para 2 o más velocidades de rotación del rotorimpulsado en sentido horario y anti horario con la posición del imancambiado.

c) Medir el voltaje inducido variando el flujo magnético del imán permanente

d) Anotar estos resultados en la tabla de datos.3.2 Operación como Motor

a) Determinar la dirección de rotación del rotor con la polaridad de la fuentey la posición del imán permanente cambiados.

b) Variar el voltaje de la fuente de energía (1.2, 1.5 y 1.8 Vc) Variar el flujo magnético del imán permanente para 1.5 V en el devanado

de la armadura.d) ¿En cada caso que pasa con la velocidad de rotación?

4. CUESTIONARIO.-

a) ¿La polaridad del voltaje inducido en el generador de que depende?b) ¿Cuál es la relación entre el voltaje inducido y la velocidad de rotación?c) ¿La dirección de rotación del rotor del motor de que depende?d) ¿Cómo se obtiene flujo variable de un imán permanente?e) Anote 5 aplicaciones de motores eléctricos.


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CIRCUITOS RECTIFICADORES


Para el análisis consideramos el siguiente circuito


El estudiante mostrará el funcionamiento de un rectificador de media onda sin y concondensador de carga.

Mostrará el funcionamiento de un rectificador en puente sin y con condensador decarga.

8. MATERIALES Y EQUIPOS

a) Placa reticular de enchufe.

b) Diodo D1/1000c) Rectificador en puente BY 164d) Condensadores de: 47F ,100 F y 470Fe) Resistencias de 10 K f) Osciloscopiog) Fuente de C.A.h) Enchufes en puentei) Cables de experimentación


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9. PROCEDIMIENTO

a) Montar el circuito 1 sin condensador de cargab) Conectar la fuente de C.A.

c) Medir con el Osciloscopio los voltajes de entrada y salidad) Montar el circuito 1 con el condensador de cargae) Con el Osciloscopio mostrar la forma de onda del voltaje de salida en función

de la capacidad del condensador de cargaf) Montar el circuito 2 sin el condensador de cargag) Conectar la fuente de C.A.h) Medir con el Osciloscopio los voltajes de entrada y salidai) Montar el circuito 2 con el condensador de carga

j) Con el Osciloscopio mostrar la forma de onda del voltaje de salida en funciónde la capacidad del condensador de carga




a) Montar el circuito 1 sin condensador de cargab) Conectar la fuente de C.A.c) Medir con el Osciloscopio los voltajes de entrada y salidad) Montar el circuito 1 con el condensador de cargae) Con el Osciloscopio mostrar la forma de onda del voltaje de salida en función

de la capacidad del condensador de cargaf) Montar el circuito 2 sin el condensador de cargag) Conectar la fuente de C.A.h) Medir con el Osciloscopio los voltajes de entrada y salidai) Montar el circuito 2 con el condensador de carga

j) Con el Osciloscopio mostrar la forma de onda del voltaje de salida en funciónde la capacidad del condensador de carga

12. CUESTIONARIO.-

A. ¿Se mide con el Osciloscopio la tensión como valor eficaz o como valormáximo?

B. ¿Cómo se calcula el voltaje eficaz de entrada y el voltaje medio de salida enbase a las

C. mediciones con el Osciloscopio?D. ¿Cómo depende el voltaje de salida de la capacidad del condensador de

carga?


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CIRCUITOS RECTIFICADORES

HOJA DE DATOS

Circuito Con condensador Sin condensadorV (Ingreso) V (Salida) V (Ingreso) V (Salida)

1

2

INTEGRANTES

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re 10 lab 087 fisica iii

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