94132677 Laboratorio Fisica Electronica
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FÍSICA ELECTRÓNICA
LABORATORIOS
PRACTICA NO. 1: NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD PRACTICA NO. 2: CIRCUITOS ELECTRONICOS
PRACTICA NO. 3: LEYES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS PRACTICA NO. 4: COMPONENTES ELECTRONICOS
PRACTICA NO. 5: ELECTRONICA DIGITAL
ESTUDIANTES
LEONARDO HENAO JOSE FRANQUELLER GARCIA M
JORGE ALEXANDER VALENCIA CC 94.447.214 DIEGO CELIS
HEYDER DAVID ERASO LUNA CC 1.088.247.254, CODIGO DE CURSO 100414_103
TUTOR VIRTUAL:
FREDDY REYNALDO TELLEZ ACUÑA
TUTOR DE PRÁCTICA:
JOAN SEBASTIAN BUSTOS [email protected]
PEREIRA, 24 DE MARZO DE 2012
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
Contenido
FÍSICA ELECTRÓNICA 1
INTRODUCCIÓN 3
OBJETIVOS 4
GENERAL 4
ESPECÍFICOS 4
PRACTICA NO. 1 NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD 5
PRACTICA NO. 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS 9
PRACTICA NO. 3 LEYES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS 12
PRACTICA NO. 4 COMPONENTES ELECTRÓNICOS 17
PRÁCTICA 5 ELECTRÓNICA DIGITAL 23
CONCLUSIONES 34
BIBLIOGRAFÍA 35
INTRODUCCIÓN
Mediante el siguiente trabajo realizamos la apropiación textual y documentamos
las prácticas realizadas del curso de Física Electrónica. Se establecen los
conceptos, electricidad y electrónica realizando cada una de las cinco prácticas de
laboratorio, de acuerdo a la rúbrica establecida.
OBJETIVOS
GENERAL
Identificar las magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso,
por medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos.
comprender el funcionamiento de los dispositivos electrónicos, sus limitaciones y
aplicabilidad, procurandose desarrollar nuestra capacidad de análisis,
diferenciando nuestras funciones de las de un técnico. Además obtener las bases
para poder incursionar en la investigación científico- tecnológica, para insertarnos
en un mundo en continuo cambio en el desarrollo tecnológico y poder aplicar
nuestros conocimientos al diseño, operación o construcción de nuevos sistemas
de comunicación, control o computación o adaptarlos a cualquier demanda
ESPECÍFICOS
Reconocer los principales equipos del laboratorio e identificar las magnitudes eléctricas de mayor interés para el desarrollo del curso, por medio del trabajo con dispositivos electrónicos básicos.
Conocer el funcionamiento y aplicación del componente más utilizado dentro de los circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica o resistor. También se empleará el código de colores para la identificación de su valor óhmico.
Verificar las principales características eléctricas de los Circuitos Serie y
Paralelo por medio de la experiencia en el Laboratorio. También se pretende comprobar el planteamiento teórico de la Ley de Ohm y de las Leyes de Kirchhoff en los circuitos en estudio.
Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en día.
Conocer el funcionamiento de las compuertas lógicas y su aplicación en el
campo de los circuitos combinacionales. También se pretende identificar al Flip - Flop como componente base del almacenamiento digital.
PRACTICA NO. 1 NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD
1. Identifique los dispositivos electrónicos y el equipo de laboratorio que usará en
la práctica. Realice una gráfica de las conexiones internas del protoboard y del
multímetro que va a utilizar, destacando principalmente las magnitudes y las
escalas de medición.
PROTOBOARD Y SUS CONEXIONES INTERNAS
Led
Magnitudes: Amperios,
voltios y ohmios.
Las medidas pueden
realizarse para
corriente continua o
alterna.
Sus escalas son 0,1:
1; 20; y 200.
MULTÍMETRO
Fuente de alimentación
Cables de conexión
2. Medición de voltaje continuo o DC. Conecte la fuente de alimentación y mida su
voltaje DC de salida con el multímetro. Solicite al tutor la información relacionada
con la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de
medir voltaje. (El voltaje se mide en paralelo con el elemento).
GRAFICO: Realizando la medición de una pila dedo obtenemos un resultado de
1,65 voltios.
3. Medición de la resistencia eléctrica. Solicite al tutor el valor teórico de la
resistencia a utilizar en la experiencia y proceda a medir esta magnitud con el
multímetro. Si requiere información sobre la escala adecuada, la ubicación de los
terminales de medición y la forma de medir la resistencia eléctrica (la resistencia
eléctrica se mide en paralelo con el elemento), no dude en consultar a su tutor.
RESISTENCIAS
Marrón: 1; Rojo: 2; Negro; 0; Dorado: 5%
= 100 * 5% (105 – 95)
GRAFICO: La resistencia de 100 ohmios, al medirla como resultado obtenemos
98,1 ohmios.
4. Construya, con ayuda de su tutor, el siguiente circuito en el protoboard.
5. Mida el voltaje DC en cada elemento:
Salida = 5 voltios Posterior al paso por las resistencias =4.6 VDC
PRACTICA NO. 2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará
en esta práctica: Resistencia de 120 Ω, y 100 Ω; Potenciómetro de 10KΩ; 1 Diodo
Led; Fuente de alimentación; Protoboard; Multímetro; Cables de coexión.
2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia de cada resistencia fija.
3. Mida con el multímetro el valor de cada resistencia y verifique que se encuentre
dentro de los límites de tolerancia.
4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN SERIE. Realice en el protoboard un arreglo
de 3 resistencias en serie. Calcule el valor de la resistencia equivalente y tome el
dato experimental con el multímetro.
GRAFICO
5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN PARALELO. Realice en el protoboard un
arreglo de 3 resistencias en paralelo. Calcule el valor de la resistencia equivalente
y tome el dato experimental con el multímetro.
GRAFICO
6. FUNCIONAMIENTO DEL POTENCIÓMETRO. Identifique los terminales del
potenciómetro y mida los valores de resistencia entre ellos.
GRAFICO
Terminal derecho: 222Ω Terminal central: 5,22Ω Terminal izquierdo: 6,99Ω
7. Construya el siguiente circuito. Varíe el cursor del potenciómetro y observe el
efecto sobre el circuito. Explique lo sucedido.
GRAFICO: A medida que se gira el cabezote del potenciómetro se reduce o
amplia la resistencia, esto de acuerdo el lado al cual se gire, aumentando hacia el
lado derecho y disminuyendo hacia el lado izquierdo.
PRACTICA NO. 3 LEYES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará
en esta práctica.
2. CIRCUITO SERIE. Realice en el protoboard el montaje de un circuito serie,
conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual deberá fijarse
en 5 voltios DC.
GRAFICO
3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro elementos del circuito. Se cumple la
Ley de voltajes de Kirchhoff? Mida ahora la corriente del circuito.
R1220Ω = 0.68V
R21000Ω = 3.09V
R3390Ω = 1.21V
Suma de las Resistencias = 4.98V
Si se cumple la segunda ley de Kirchooff, ley de voltajes
4. Calcule el valor de la corriente del circuito y el valor del voltaje en cada una de
las resistencias. Compare estos valores con los obtenidos en la experiencia.
Ir = 5V / 1410Ω = 0.0035 A
V1 = I * R = 0.0035 A * 220Ω = 0.77V
V2 = I * R = 0.0035 A * 390Ω = 1.365V
V3 = I * R = 0.0035 A * 1000Ω= 3.5V
La suma de voltajes es 5.6355V
5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el protoboard el montaje de un circuito
paralelo, conformado por 3 resistencias y una fuente de alimentación, la cual
deberá fijarse en 5 voltios DC.
GRAFICO
6. Mida la corriente en cada una de las cuatro ramas del circuito. Se cumple la Ley
de corrientes de Kirchhoff ? Mida ahora el voltaje en los terminales de cada
elemento.
It = I220 + I1000 + I390 = 0.022A + 0.004A + 0.012A = 0.038ª
Ahora
0.040A = 0.040ª
Según lo anterior si se cumple la segunda ley de kirchooff, ley de corrientes
7. Calcule el valor de la corriente que circula por cada elemento y el valor del
voltaje entre los nodos del circuito. Compare estos valores con los obtenidos en la
experiencia.
Circuito en Paralelo
V220Ω = 4.96V
V1000Ω = 4.96V
V390Ω = 4.96V
Voltaje Total = 4.97V
Rt = 1 / 220Ω + 1 / 1000Ω + 1 / 390Ω = 1950Ω + 429 Ω + 1095Ω / 429000Ω =
3494 / 429000Ω = 429000Ω / 3474 = 123.49Ω
Resistencia Total = 123.49Ω
Resistencia Total en multímetro = 122Ω
It = V / R = 4.97V / 123.49Ω = 0.040A
I220 = V / R = 4.96 V / 220Ω = 0.022A
I1000 = V / R = 4.96 V / 1000Ω = 0.004A
I390 = V / R = 4.96 V / 390Ω = 0.012A
8. Una vez terminado el laboratorio, se debe realizar y entregar el correspondiente
Informe, según el formato definido
PRACTICA NO. 4 COMPONENTES ELECTRÓNICOS
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que
utilizará en esta práctica.
2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN UN CONDENSADOR. Construya el
siguiente circuito.
GRAFICO
3. Conecte los terminales de alimentación a la fuente y desconéctelos
después de algún tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo
sucedido.
R/ Con el condensador de 1000 uf el led se apaga lentamente durante 14
segundos al cortar el flujo de corriente, mientras que con el condensador de 47 uf
se apaga inmediatamente
4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN CONTINUA. Construya el siguiente
circuito.
GRAFICO
5. Identifique los terminales del diodo y conéctelo en el circuito de tal forma
que quede en polarización directa. Qué sucede? Explique lo sucedido.
R/ Con el diodo en polarización directa el led prendió, así que el flujo de corriente
es normal.
6. Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarización inversa. Qué
sucede ? Explique lo sucedido.
R/ Ahora con el diodo en polarización inversa el led no prende ya que el diodo
impide el paso de los electrones al estar primero su lado negativo.
7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR. Construya el siguiente circuito.
GRAFICO
8. Observe la corriente de entrada ( I base ) y de salida ( I colector ) en
función del brillo en los LEDs. El transistor está amplificando la corriente de
entrada ?
R/ La corriente de entrada I base es igual 0.04ª y de salida y colector 6.73A
El transistor si amplifica la corriente de entrada
9. Calcule la gana = Ic / Ib
R/ β = Ic / Ib = 6.73 / 0.04 = 168.25 A
10. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el
correspondiente Informe de Laboratorio.
PRÁCTICA 5 ELECTRÓNICA DIGITAL
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará
en esta práctica.
2. COMPUERTAS LÓGICAS. Generalidades de las compuertas lógicas:
a. Los circuitos integrados de las compuertas lógicas de 2 entradas, traen
generalmente 4 compuertas en la disposición que muestra la figura
GRAFICO
b. Los chips tienen dos terminales para la alimentación ( Vcc y Gnd ) que
deben conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.
c. Para conocer el estado de la salida de una compuerta, se puede colocar
un LED indicador o medir el voltaje entre la salida y tierra. ( recuerde que un
“1” lógico está entre 2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y 0,80V. )
3. Elabore las siguientes tablas de verdad para las compuertas LS7408 y
LS7486. )
LS7408
ENTRADAS Estado salida Voltaje salida
A B X Vx
0 0
0 1
1 0
1 1
LS7486
ENTRADAS Estado salida Voltaje salida
A B X Vx
0 0
0 1
1 0
1 1
4. Identifique las compuertas empleadas ( si es una OR, o una AND, etc. ) y
su respectiva configuración. Puede hacerlo con la ayuda de un manual de
componentes o consultando en Internet la referencia.
5. CIRCUITOS LÓGICOS COMBINATORIOS. Construya el siguiente circuito
lógico, el cual corresponde a un semisumador. ( sumador de 2 bits )
6. Compruebe su funcionamiento y su tabla de verdad ( ver Marco Teórico de la
presente guía )
7. REGISTRO BÁSICO CON COMPUERTAS NOR. Se puede construir un FF con
2 compuertas NOR en la configuración presentada. En este FF sus entradas S (
set ) y R ( reset ) están normalmente en estado bajo.
Por favor revise la configuración de la compuerta NOR LS7402 antes de realizar el
montaje, ya que difiere de las estudiadas anteriormente. Se anexa a continuación
Compuerta NOR
8. Compruebe el funcionamiento y la tabla de verdad del FF básico construido con
compuertas NOR. Cómo se almacena un “ 1 ” en el FF ? Cómo se almacena un “
0 ” en el FF ?
9. Una vez terminada la experiencia, se debe realizar y entregar el
correspondiente Informe de Laboratorio.
Para la elaboración de esta práctica se realizó con una batería de celular con
corriente directa de 3.5 voltios. Para poder determinar la compuesta lógica del
integrado se buscó el diagrama que nos permite identificar las entras y las salidas,
como también
la
alimentación del integrado.
HD74LS86P OR PRUEBA
A B SALIDA
0 0 0 0.13
0 1 1 2.56
1 0 1 2.56
1 1 1 2.56
HD742502P NOR PRUEBA
A B SALIDA
0 0 1 2.05
0 1 0 0.18
1 0 0 0.18
1 1 0 2.05
L57486 XOR PRUEBA
A B SALIDA
0 0 0 0.18
0 1 1 2.05
1 0 1 2.05
1 1 0 0.18
Este integrado nos presenta que el XOR hace que las entradas y las salidas eran
diferentes a las anteriores.
HD74LS08P AND PRUEBA
A B SALIDA
0 0 0 0.18
0 1 1 0.18
1 0 1 0.18
1 1 0 2.03
CONCLUSIONES
comprobar por medio de las mediciones realizadas en el protoboard que las resistencias en serie se suman para obtener la resistencia total de un circuito o de una parte del mismo.
comprobaR que la tensión total entregada por la fuente se va convirtiendo en otro tipo de energía (calórica suponemos) a medida que pasa por las resistencias y va decreciendo hasta perder todo su valor al llegar al otro extremo del circuito.
BIBLIOGRAFÍA
MÓDULO DE ESTUDIO: “Física Electrónica” – UNAD.
GUSSOW, Milton. “Fundamentos de Electricidad”. Editorial Mc Graw Hill.SEARS, F.W.; ZEMANSKY, M.W. y YOUNG, H.D. “Física Universitaria” (6ª edición). Addison-Wesley. 1988.
SERWAY,R.A. y JEWETT, J.W.“Física”(3ªedición,2volúmenes
).EditorialThomson-Paraninfo. Madrid, 2003.
TIPLER, P. A. “Física” (2 volúmenes).Editorial Reverté ( Barcelona ). 1999.TOCCI, Ronald. “Sistemas Digitales: Principios y Aplicaciones” ( 6ª edición ).Editorial Prentice-Hall. México, 1996.