viernes, 17 de mayo de 2013

EXPERIMENTOS DE ELECTRÓNICA


FACULTAD DE INGENIERÍA 
INGENIERÍA CIVIL


CONCEPTOS BÁSICOS A CONOCER


CAPACITANCIA: La capacitancia es la propiedad de un circuito eléctrico de oponerse al cambio en la magnitud de tensión a través del circuito. También capacitancia se refiere a la característica de un sistema que almacena carga eléctrica entre sus conductores y un dieléctrico, almacenando así una energía en forma de campo eléctrico.

RESISTENCIA: 

Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

GUIA 1  
CAPACITORES
El desarrollo del laboratorio de electromagnetismo sobre el tema de capacitancia eléctrica se hizo a través de una guía que se resuelve a continuación:
1. Se anotaron los valores teóricos en ρF de los capacitores cerámicos utilizados (Figura 1 y 2) siguiendo el ejemplo de la guía.
                  
               Tabla 1. Lectura de valores
Suceso
Número en el capacitor
Valor Teórico en ρF
1
12
12
2
18
18
3
18
18
4
102
1000
5
102
1000
6
12K
12000
7
222
2700
8
272
22




Figura 2: imagen aumentada de un capacitor

Figura 1: Capacitores de diversos valores  
   
                                
2. Se lee el valor real de los capacitores con ayuda del instrumento adecuado
                   
                  Tabla 2. Lectura de valores en pantalla del multímetro

Suceso
Número en el capacitor
Valor Real (ρF)
1
12
11
2
18
17.5
3
18
17
4
102
1050
5
102
1000
6
12K
13000
7
222
23000
8
272
2800

3. Se comparan los valores obtenidos en los puntos anteriores.

    Tabla 3. Comparación de valores y cálculo del porcentaje de error
Suceso
Número en el capacitor
Valor Real (ρF)
Valor Teórico (ρF)
Error (%)
1
12
11
12
8.333
2
18
17.5
18
2.778
3
18
17
18
5.556
4
102
1050
1000
5.000
5
102
1000
1000
0.000
6
12K
13000
12000
8.333
7
222
2300
2200
4.545
8
272
2800
2700
3.703

4. Se realiza un montaje sobre una protoboard de tal forma que el circuito quede cerrado (Figura 3).
    Figura 3: Montaje: Ubicación de los capacitores en una protoboard.



5. Se mide la capacitancia con un multímetro (Figura 3).

                 
     Figura 3: Medición de la capacitancia total del sistema
Luego se calcula la capacitancia con los valores teóricos y los valores verdaderos teniendo en cuenta si los valores son sumados en serie o en paralelo, todo esto para comparar los resultados.
El siguiente esquema (Figura 4), muestra cómo los capacitores fueron ubicados sobre la protoboard.
Figura 4: Capacitores en serie y en paralelo

                                
Conociendo que las fórmulas para calcular la capacitancia son:

                               

se procede a hacer las operaciones respectivas. Sabiendo que el sistema, en su totalidad, es un circuito en serie tenemos:


6.  Los valores reales varían de los valores teóricos debido a la interacción de los capacitores con el medio en el cual se encuentran (aire); también se debe a que cada instrumento tiene un error propio de medida que, aunque sea mínimo, afecta  los resultados.

7. La diferencia entre capacitancias totales (CT) se debe a que al trabajar con un circuito en serie, el inverso de la suma a pesar de que este con un error pequeño, éste produce un cambio significativo.

8. En primer lugar, trabajar en una protoboard consiste en hacer circuitos de prueba o, como su nombre lo indica, prototipos; esto significa que la disposición de los agujeros está hecha de tal forma que facilita la realización del montaje, haciendo que los valores finales no sean muy exactos; y, en segundo lugar, al trabajar en una placa de circuitos impresos (PCB), que tiene una estructura más compleja, se hace necesaria la realización de otros trabajos suplementarios que brindan la ventaja de tener una constante dieléctrica baja haciendo que la perdida de energía sea menor por lo cual los resultados son más exactos.

9. Conclusiones

- El marco teórico es también de gran importancia porque es ahí donde se explican las funciones de cada componente utilizado en la práctica. Comprender bien los conceptos teóricos sirve para realizar las prácticas con mayor confianza y analizar con facilidad todos los procedimientos que se llevan a cabo.
- Igualmente los esquemas gráficos presentados han servido para comprender con mucha mayor facilidad  lo que se realizó en la práctica,  junto con las explicaciones correspondientes para cada proceso realizado.

-Los valores medidos difieren de los valores reales debido a que cada instrumento tiene su error de medición que, a pesar  de ser mínimo, influye sustancialmente en la operación final; además, se debe tener en cuenta que el aire circundante provoca una variación en la lectura.



GUIA 2  
RESISTENCIAS

Primero, tengamos en cuenta que una resistencia:

En la realización del segundo laboratorio de electromagnetismo, relacionado con resistencia eléctrica, se desarrollaron los siguientes pasos:
1. Se toman los valores teóricos de cada resistencia utilizada  (Figura 5) de acuerdo con lo explicado en la guía de trabajo, teniendo el color dorado en el extremo derecho y leyendo los colores según la tabla dada.

Tabla 1. Colores y valores teóricos
Color
V. Teórico (Ω)
V. Teórico (KΩ)
Tolerancia (%)
Naranja-Naranja Negro
33
0,033
5
Verde-Azul-Naranja
56000
56
5
Amarillo-Violeta-Amarillo
470000
470
5
Naranja-Naranja-Café
330
0,33
5
Café-Negro-Rojo
1000
1
5
Café-Gris-Amarillo
1500000
1500
5
Azul-Gris-Rojo
6800
6,8
2
Amarillo-Violeta-Amarillo
470000
470
5
Café-Verde-Verde
1500000
1500
5
Café-Gris-Negro
18
0,018
5

          Figura 2: Resistencias usadas en clase

 2. Con ayuda de un multímetro, teniendo en cuenta que la escala de éste sea la correcta, medimos el valor real de cada resistencia

    Tabla 2. Valores mostrados por la pantalla del multímetro
Color
V. Real (Ω)
V. Real (KΩ)
Naranja-Naranja Negro
32.42
0,03242
Verde-Azul-Naranja
56490
56,49
Amarillo-Violeta-Amarillo
480000
480
Naranja-Naranja-Café
330.33
0,33033
Café-Negro-Rojo
1015
1,015
Café-Gris-Amarillo
1485000
1485
Azul-Gris-Rojo
6870
6,87
Amarillo-Violeta-Amarillo
480000
480
Café-Verde-Verde
1493000
1493
Café-Gris-Negro
18.32
0,01832

3. Ahora se compara el valor teórico con el valor real y se obtiene el error para cada uno así:

                           
             
            Tabla 3. Comparación de valores y cálculo del porcentaje de error
Color
V. Teórico (Ω)
V. Real (Ω)
Error (%)
Naranja-Naranja Negro
33
32.42
1,7575
Verde-Azul-Naranja
56000
56490
0,8750
Amarillo-Violeta-Amarillo
470000
480000
2,1276
Naranja-Naranja-Café
330
330.33
0,1000
Café-Negro-Rojo
1000
1015
1,5000
Café-Gris-Amarillo
1500000
1485000
1,0000
Azul-Gris-Rojo
6800
6870
1,0294
Amarillo-Violeta-Amarillo
470000
480000
2,1276
Café-Verde-Verde
1500000
1493000
0,4666
Café-Gris-Negro
18
18.32
1,7778
4. Con ayuda de una protoboard, resistencias y unos pedazos de cable, se realiza un circuito (Figuras 6 y 7) cuidando de que éste sea cerrado al terminar el montaje.


Figuras 3 y 4. Montaje de resistencias en una protoboard.
   

5. Luego, con ayuda de un multímetro (que se encuentre en la escala correcta) medimos la resistencia total del sistema (Figura 8):
 Figura 5: Resistencia total del sistema medida con multímetro

Ahora, sabiendo que la resistencia se puede calcular mediante las siguientes fórmulas:


                               

al aplicarlas, sustituyendo tanto  los valores teóricos como por los reales tenemos:
                            

El siguiente esquema (Figura 6), muestra cómo los capacitores fueron ubicados sobre la protoboard

       Figura 6: Resistencias en serie y en paralelo



7. CONCLUSIONES:



-En la protoboard se usan rejillas, que al estar separadas para hacer contacto con los componentes electrónicos hay vacíos y, por ello, no buenas uniones entre los componentes generando así resistencia parasitaria y por ende fallas en las mediciones.

 - La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por la geometría se entiende a la longitud y el área del objeto.

- Se puede concluir que las resistencias arrojan un valor muy aproximado al verdadero y que ninguna sobrepasa el valor del error.

- Las resistencias fijas no no nos arrojan un valor fijo, siempre están oscilando en un intervalo.






Por:
Yudy Alexandra Díaz Tapia
Héctor Andrés Collazos Rojas
Carlos Alejandro Fraga Díaz



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