Electro-Ohm: 2016

martes, 10 de mayo de 2016

(Práctica) Medir Voltajes

Aquí les proporcionamos imágenes y vídeo de las practicas que elaboramos acerca de la Medición de Voltajes

Preparando los Materiales

Creando el Circuito

Circuito Acercado

Circuito Terminado

Midiendo

Medición

Armar un Circuito a Partir de un Esquema (Practica)

Cuando conocemos como identificar una conexión en paralelo, una conexión en serie y los distintos elementos que usamos, armar un circuito a partir de un esquema es muy fácil. A continuación les presentamos unas imágenes de la practica que realizamos de armar en nuestro protoboard los circuitos que se nos dieron.

Circuito #3 Acercado

Pila de Limón

Presentación Batería de Limón http://es.slideshare.net/electrohm/batera-de-limn

Una pila de limón es un experimento que muestra la funcion de una celda electroquímica. Para elaborarla necesitara un limon, clavos de acero galvanizado (van cubiertos de zinc) y alambre de
cobre.

Construyendo la batería

Estas pilas funcionan en base a una relación química. El zumo del limón es muy ácido, lo que ayuda a romper la estructura atómica de los metales y libera electrones. Al liberar los electrones se genera la corriente eléctrica.

Una batería de limón sola produce un voltaje muy pequeño. Para tener un voltaje mayor se puede colocar varias baterías en serie. Al juntar varias de estas baterías se puede producir suficiente voltaje para prender una LED.

Nosotras armamos una batería de limón como experimento. Armamos, medimos su voltaje, lo conectamos con otro en serie y logramos encender una luz. A continuación hay unas imágenes y unos vídeos de nuestra practica.

Midiendo el voltaje de dos

baterías en serie.

Midiendo el Voltaje de la batería nuestra

Aquí logramos prender el LED

Anotaciones de la Práctica

Medicion de Corriente y de Voltaje

Antes de comenzar a medir corriente y voltaje, necesitamos tener claro el concepto de una conexión en serie y una conexión en paralelo. Una conexión en serie se da cuando solo se conecta una sola pata de un elemento con una pata de otro elemento. Una conexión en paralelo se da cuando esta conectadas las dos patas de un elemento con las dos de otro elemento.

Las dos mediciones necesitan que este encendida la fuente. Cuando medimos la resistencia de un elemento necesita estar apagada la fuente.

También para hacer las mediciones necesitamos tener un Multimetro (Tester). Un Multimetro es un instrumento de medición que, generalmente, mide voltaje, resistencia y corriente. Algunos multimetros pueden medir capacitancia y temperatura también.

Multímetro

Como medir el voltaje y la corriente

Medición de Corriente

Medición de Voltaje

El voltaje se mide en paralelo al elemento que se desea medir.

La corriente se mide al cortar el circuito en el lugar que queremos medir la corriente. En otras palabras, se mide en serie.

Aquí les mostramos un video de nosotras midiendo voltaje en un circuito como ejemplo.

Victoria, Susan y Aracely

lunes, 9 de mayo de 2016

Teorema de Thevenin

Este teorema exige que para cualquier circuito de elementos de resistencias y fuentes de energía con un par de terminales identificadas el circuito puede representar por una combinación en serie de una fuente de voltaje (Vth) con una resistencia (Rth), siendo Vth el voltaje de circuito abierto en las dos terminales y Rth la razón del voltaje en circuito abierto a la corriente de corto circuito.

Análisis de circuitos por voltaje de nodos

Es un circuito donde un número cualquiera de elementos simples se conectan al mismo par de nodos.

Ejemplo:

La única tensión desconocida en este circuito es V₁. Hay tres conexiones en este nodo y por esta razón, 3 corrientes a considerar. Ahora se analiza todas las corrientes que pasan por el nodo, así:

\begin{cases} \text{Corriente en R1:} & {V_1- V_s \over R_1} \\ \text{Corriente en R2:} & {V_1\over R_2} \\ \text{Corriente en Is:} & I_s =-I_s \\ \end{cases} \,

Con ley de corrientes de Kirchhoff (LCK), tenemos:

\frac{V_1 - V_S}{R_1} + \frac{V_1}{R_2} - I_S = 0

Se resuelve con respecto a V₁:

V_1 = \left( \frac{V_S}{R1} + I_S \right) : \left( \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} \right)

Finalmente, la tensión desconocida se resuelve sustituyendo valores numéricos para cada variable. Después de haber obtenido estas ecuaciones y conocer cada tensión, es fácil calcular cualquier corriente desconocida.

V_1 = \left( \frac{5\text{ V}}{100\,\Omega} + 20\text{ mA} \right) : \left( \frac{1}{100\,\Omega} + \frac{1}{200\,\Omega} \right) \approx 4.667\text{ V}

Supernodos

Esta combinación de los dos nodos es llamada el método de supernodo, y requiere una ecuación adicional, que involucre las tensiones que afectan a la fuente, V₁ = V₂ + V_A.

El sistema de ecuaciones para este circuito es:

\begin{cases} \frac{V_1 - V_\text{B}}{R_1} + \frac{V_2 - V_\text{B}}{R_2} + \frac{V_2}{R_3} = 0\\V_1 = V_2 + V_\text{A}\\ \end{cases}

Al sustituir V₁ en la primera ecuación y resolviendo con respecto a V₂, tenemos:

V_2 = \frac{(R_1 + R_2) R_3 V_\text{B} - R_2 R_3 V_\text{A}}{(R_1 + R_2) R_3 + R_1 R_2}

Ejemplo:

Tensión en la resistencia de 4Ω:

\displaystyle \frac{V_a-V_b}{4}=10

factorizando

{1 \over 4}V_a-{1 \over 4}V_b=10

Observamos el supernodo en los nodos $V_b$ y $V_c$ , tomamos estos dos nodos como uno solo, por lo tanto sumamos las corrientes de las resistencias que hay conectadas a

$V_b$ y $V_c$ :

\displaystyle \frac{V_b-V_a}{4}+\displaystyle \frac{V_b}{3}+\displaystyle \frac{V_c}{5}=0

factorizando

-{1 \over 4}V_a+{7 \over 12}V_b+{1 \over5}V_c=0

Finalmente, planteamos una ecuación para la fuente de voltaje la cual es la caída de voltaje en los nodos así:

V_b-V_c= 10

Observación:Debemos tener en cuenta la polaridad de la fuente para plantear esta última ecuación, y así obtener el sistema de ecuaciones para determinar los valores de los voltajes.

Sistema de ecuaciones:

\begin{cases} {1 \over 4}V_a-{1 \over 4}V_b=10\\ -{1 \over 4}V_a+{7 \over 12}V_b+{1 \over5}V_c=0\\ V_b - V_c= 10 \end{cases} \,

Resolviendo V_a= 62,5 V, V_b= 22,5 V y V_c= 12,5 V

Superposición

Permite calcular la corriente o el voltaje en cualquier rama de un circuito estimulado por varias fuentes de energía, ya sean de corriente o de voltaje, activando una sola fuente a la vez.

Transformación de Fuente

Se pueden intercambiar fuentes prácticas de voltaje o corriente sin afectar al resto del circuito.

Análisis por corrientes de malla

Usada para determinar la tensión o la corriente de cualquier elemento de un circuito basada en las leyes de tensión de Kirchhoff ya que crea un sistema de ecuaciones para resolver el circuito, a través de una malla la cual es un lazo que no contiene otros lazos.

\begin{cases} \text{Malla 1: } i_1 = i_s\\ \text{Malla 2: } -V_s + R_1(i_2-i_1) + \frac{1}{sc}(i_2-i_3)=0\\ \text{Malla 3: } \frac{1}{sc}(i_3-i_2) + R_2(i_3-i_1) + Lsi_3=0\\ \end{cases} \,

Ley de kirchhoff

Las condiciones de equilibrio en los circuitos eléctricos pueden ser expresadas algebraicamente en función de las leyes de voltaje y de corriente de Kirchhoff.

Ley de corriente de Kirchhoff (LKC)

La suma algebraica de las corrientes que entran y salen de un nodo es igual a cero, las corrientes entrantes se toman positivas y las corrientes salientes negativas.

Ejemplo:

Ley de Voltaje de Kirchhoff (LKV)

La suma algebraica de los voltajes en cualquier trayectoria cerrada es igual a cero, es tambiénllamada Segunda ley de Kirchhoff, regla de bucle o malla de Kirchhoff.