Practica 3 electricidad y magnetismo, Ejercicios de Física

¡Descarga Practica 3 electricidad y magnetismo y más Ejercicios en PDF de Física solo en Docsity! Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo Departamento de Formación Básica Laboratorio de Electricidad y Magnetismo Práctica 3: Voltímetro. Profesores: • Cosmes López Liliana Janet • Cervantes Tobón Arturo Grupo: 1MM21 Sección: B Equipo: 6 Integrantes: ● Ramos Guerrero Alejandro Carlo ● Rebolledo Miranda Tania ● Rodríguez Martínez Miguel Norberto ● Tapia Romero Ángel Fecha de entrega: 21 de marzo de 2022 Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo FORMATO DE EVALUACIÓN Grupo: 1MM21 Sección: B Equipo: 6 Fecha: 21 de marzo de 2022 Práctica no. 3 Nombre de la práctica: “Voltímetro” Nombre del profesor: Cosmes López Liliana Janet Valor Rubro Retroalimentación del profesor Puntaje 1 punto PRESENTACIÓN DE LA PRÁCTICA O BITÁCORA ● Portada con datos ● Presentación del reporte (limpieza y orden) ● Entrega de reporte a tiempo 1 punto ÍNDICE ● Objetivos (general, por competencias y ● particular) ● Diagrama a bloques por cada experimento ● Numeración de todas las páginas del ● reporte 1 punto Investigación con referencias (~5 cuartillas) 1 punto Tablas completas con valores teóricos, experimentales y porcentajes de error (%E) *Rango aceptado: %E → ±10% 2 puntos CÁLCULOS EXPERIMENTALES ● Fórmula, sustitución, operaciones y resultados (con unidades en S.I.) ● Porcentaje de error (%E) ● Gráf icas (se solicitan sólo en algunas prácticas) 1 punto Cuestionario 1 punto Observaciones (mínimo media cuartilla) 2 puntos Conclusiones (mínimo media cuartilla) Total Evaluación Final de la Práctica Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 1 Introducción » Ramos Guerrero Alejandro Carlo Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 2 » Rebolledo Miranda Tania Voltímetro Denominado también como tensión o diferencia de potencial es una magnitud f ísica que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el f lujo de una corriente. VOLTAJE Diferencia de potencial La diferencia de potencial también se def ine como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una Partícula cargada, para moverla de un lugar a otro. Se puede medir con un Voltímetro. CORRIENTES CORRIENTE DIRECTA En el caso de la corriente continua, dicho f lujo de electrones se caracteriza por tener siempre un mismo sentido de circulación. Se denomina corriente continua (CC) o corriente directa (CD) a un tipo de corriente eléctrica, esto es, al f lujo de una carga eléctrica a través de un material conductor, debido al desplazamiento de una cantidad determinada de electrones a lo largo de su estructura molecular. CORRIENTE ALTERNA La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica, en la que la dirección del f lujo de electrones va y viene a intervalos regulares o en ciclos. La corriente que f luye por las líneas eléctricas y la electricidad disponible normalmente en las casas procedentes de los enchufes de la pared es corriente alterna. Un voltímetro es un instrumento de medición que permite conocer la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos en un circuito electrónico. La unidad de medida del voltaje es el voltio (V). El voltímetro consta de una resistencia muy alta, conformada por un hilo f ino de muchas espiras que forma una bobina. Esto hace que, al conectar el voltímetro en paralelo al circuito, por el voltímetro circule la menor cantidad de corriente posible y no afecte el comportamiento del circuito. Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 3 » Rodríguez Martínez Miguel Norberto Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 6 Cálculos Cálculos previos » Circuito en serie. Req = R1 + R2 + R2 = 1000 Ω + 1200 Ω + 2200 Ω = 4400 Ω IT = VT Req = 10 V 4400 Ω = 2.2727 × 10−3 A IT = I1 = I2 = I3 I = V R ∴ V = IR V1 = ITR1 = (2.2727 × 10−3 A)(1000 Ω) = 2.2727 V V1 = ITR1 = (2.2727 × 10−3 A)(1200 Ω) = 2.7272 V V1 = ITR1 = (2.2727 × 10−3 A)(2200 Ω) = 4.9999 V ∴ 5 V VT = 10 V VT = V1 + V2 + V3 = 2.2727 V + 2.7272 V + 5 V = 9.9999 V ∴ 10 V » Circuito en paralelo. VT = 10 V VT = V1 = V2 = V3 V1 = 10 V V2 = 10 V V3 = 10 V » Circuito mixto. Req = R1 + 1 1 R2 + 1 R3 = 1000 Ω + 1 1 1200 Ω + 1 2200 Ω = 1776.4706 Ω IT = VT Req = 10 V 1776.4706 Ω = 5.6291 × 10−3 A I = V R ∴ V = IR V1 = I1R1 = (5.6291 × 10−3 A)(1000 Ω) = 5.6291 V VT = V1 + V2 ∴ V2 = VT − V1 V2 = VT − V1 = 10 V − 5.6291 V = 4.3709 V V2 = V3 V3 = 4.3709 V Cálculos experimentales -Cálculo del porcentaje de error %E = valor teórico − valor experimental valor teórico × 100 Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 7 SERIE %E = 10 v10.2 v 10 v × 100 = −0.02 % %E = 2.2727 v − 2.24 v 2.2727 v × 100 = 0.01438 % %E = 2.7272 v − 2.78 v 2.7272 v × 100 = −0.01936 % %E = 5 v − 5.2 v 5 v × 100 = −0.04 % PARALELO %E = 10 v − 10.22 v 10 v × 100 = −0.022% %E = 10 v − 10.2 v 10 v × 100 = −0.02% %E = 10 v − 10.1 v 10 v × 100 = −0.01% %E = 10 v − 10 v 10 v × 100 = 0% MIXTO %E = 10 v − 10.2 v 10 v × 100 = −0.02% %E = 3,6291 v − 3.14 v 3.6291 v × 100 = 0.1347% %E = 4.3709 v − 4.37 v 4.3709 v × 100 = 0.0002% %E = 4.3709 v − 4.37 v 4.3709 v × 100 = 0.0002% Tablas de resultados Tabla 1. Datos teóricos y experimentales de los voltajes obtenidos de los diversos circuitos con su %E Tipo de circuito Teórico, V Experimental, V %E 𝐕𝐓 𝐕𝟏 𝐕𝟐 𝐕𝟑 𝐕𝐓 𝐕𝟏 𝐕𝟐 𝐕𝟑 %𝐄𝐓 %𝐄𝟏 %𝐄𝟐 %𝐄𝟑 Serie 10 2.2727 2.7272 5 10.2 2.24 2.78 5.2 -0.02 0.014 -0.01 -0.04 Paralelo 10 10 10 10 10.22 10.2 10.1 10 -0.02 -0.02 -0.01 0 Mixto 10 3.6291 4.3709 4.3709 10.2 3.14 4.37 4.37 -0.02 0.134 0.0002 .0002 Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 8 9. Dibuja la conexión del circuito serie, paralelo y mixto en cada panel de conexiones, colocando el Voltímetro para la lectura del voltaje de una resistencia eléctrica. Utiliza la simbología correcta. Simbología: Resistencia, Voltimetro, Pila o batería Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 11 A lo largo de esta experiencia pudimos notar lo importante que era el saber donde conectar la fuente de alimentación dependiendo del tipo de circuito ya fuera mixto, paralelo o serie, pues si esta se conectaba mal la corriente no pasaría por el circuito y no se obtendrían los valores adecuados. Pero antes había que calibrar la fuente de energía con 10 v aproximadamente. De igual manera logramos observar cómo se conectaba y usaba el voltímetro pues había que tener cuidado con las terminales especialmente al momento de hacer las mediciones pues de no hacer un contacto correcto con las resistencias podría marcar un valor oscilante bastante grande o simplemente marcaria un valor negativo, Por último, notamos que el tablero de conexiones tenía ligeros fallos en sus bornes pues a pesar de que el circuito estuviera conectado de forma correcta este no daba mediciones correctas, por lo que hubo que cambiar las resistencias de lugar. » Tapia Romero Ángel En esta práctica pudimos observar cómo se comporta el voltaje según el tipo de circuito eléctrico del que se esté hablando ya que por medio del multímetro en función de voltímetro se calculó el voltaje de cada elemento resistivo y el voltaje total del circuito, conectando el voltímetro según corresponda para cada uno de los circuitos (serie, paralelo y mixto) así pudiendo establecer que en los circuitos en serie el voltaje total es la suma de los voltajes parciales; y en cambio en los circuitos en paralelo el voltaje total es simplemente igual que cualquier otro voltaje del circuito. En cambio, en los circuitos mixtos lo que tenemos que hacer es separar los circuitos por partes para poder hacer las mediciones. Así vez pudimos observar cómo se utiliza el voltímetro en los circuitos y como configurar el voltímetro para poder medir los valores. También vimos como el comportamiento experimental del voltaje es muy similar al comportamiento teórico de los circuitos eléctricos. Otra cosa que también es importante recalcar es que la polaridad del instrumento esté en su debida posición, que la terminal positiva (+) del instrumento esté conectada con la terminal (+) de la fuente de voltaje, y que la terminal (-) del instrumento lo esté con la terminal (-) de la fuente de voltaje, colocando todo de la forma correcta los porcentajes de error serán mínimos Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 12 Conclusiones » Ramos Guerrero Alejandro Carlo Al terminar esta práctica aprendimos a utilizar el voltímetro de la manera correcta tomando la medida colocando las puntas del voltímetro cerrando el circuito para que nos de la medición y la aplicación de la ley de ohm que ya habíamos estudiado con cada circuito y así mismo ya es fácil diferencias que tipo de circuito es y medir su caída de potencial. También comprobamos que los valores tienen un mínimo porcentaje de error de los experimentales y puede haber variaciones en el entorno de la medición o la técnica con la que se mide y para obtener los valores teóricos aplicar las leyes correctas para el circuito, en serie es la suma de los voltajes, para el paralelo es igual en cada punto y para el mixto de debe de tratar por zonas, aplicar las dos técnicas anteriores y sumarlos. Así mismo como tener cuidado como lo manipulamos ya que lo podemos quemar y que ya no funcione. » Rebolledo Miranda Tania El multímetro en su función de “voltímetro”, es una gran herramienta para calcular la caída de potencial en un circuito, ya sea en serie, paralelo o mixto, el multímetro funciona para cada caso. Se debe de tener especial cuidado a la hora de manipularlo, ya que, el equipo podría sufrir daños sino se trata con las precauciones necesarias. La caída de potencial total de un circuito en serie es la sumatoria de los voltajes distribuidos en cada punto del circuito. En este caso y para la experimentación realizada, el voltaje total se compacto en la sumatoria de los voltajes distribuidos en cada punto del circuito. Para un arreglo en paralelo, el vol taje total es igual a cada punto del circuito. En este caso el voltaje total fue igual a 10 V teóricamente. Para el arreglo mixto, se deben de crear circuitos individuales en serie y paralelo dentro del circuito para después aplicar las reglas anteriores de arreglos en serie y paralelo, para después sumar los resultados algebraicamente y conocer el valor del arreglo mixto. Con lo anterior, queda corroborado que, aunque los diferentes tipos de circuitos tienen reglas o metodologías diferentes. Al aplicar la misma fuente de voltaje a cada circuito, ya sea en serie, paralelo o mixto, este arrojara el mismo valor para cada uno de ellos, uno con un voltaje total correspondiente a la sumatoria de cada punto en el arreglo, otro común voltaje total igual en cada punto del circuito y el ultimo una combinación entre los dos anteriores. Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Laboratorio de Electricidad y Magnetismo 13 » Rodríguez Martínez Miguel Norberto En esta práctica fue posible cumplir los objetivos planteados al inicio de esta pues se logró operar de forma correcta el multímetro en su función de voltímetro además de que se logró aplicar la ley de ohm en los diferentes circuitos que se vieron a lo largo de práctica. Al final de obtener todas las mediciones y resultados deseados podemos concluir varias cosas una de ellas es que siempre va a haber una ligera variación entre los valores teóricos y los obtenidos experimentalmente esto debido a la habilidad de quien lo realice o por fallas técnicas en los equipos utilizados, sin embargo, dicha variación entre resultados es mínima por lo que podemos decir que son correctos. De igual manera logramos concluir por medio de la experimentación y refutando esa información con los cálculos teóricos que en un circuito en serie la suma de los voltajes individuales es igual al voltaje total que recorre todo el circuito mientras que en un circuito paralelo el voltaje es el mismo en todo el circuito y no existe variación, por último en el circuito mixto depende mucho del acomodo que tenga este no obstante es importante tener en cuenta los conocimientos de los circuitos en serie y paralelo para poder obtener el voltaje en cada punto de un circuito mixto. Por últimos concluimos que debido a la experimentación se corroboro la importancia de la ley de ohm y las leyes combinatorias en circuitos, serie, paralelo y mixto. » Tapia Romero Ángel Al finalizar esta práctica podemos decir que el circuito en serie es aquel circuito eléctrico en el que la corriente eléctrica tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios ya que en el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los pun -tos del circuito, es importante que todos los elementos que conforman este circuito funcionen adecuadamente, ya que uno que no funcione afecta a todo el circuito por tal caso del circuito en paralelo es aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo, este tipo de circuito se diferencia de los demás porque el potencial de cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial y así un Circuito Mixto es un circuito eléctrico que tiene una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos el cual nos ayuda a la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a un circuito.