CIRCUITOS DE RESISTENCIAS EN SERIE, EN PARALELO Y MIXTOS

Cedeño Puentes Katherine

Díaz Martínez María Alejandra

Saavedra Duran Ingrid Yurany

Universidad Surcolombiana

Facultad de Educación

Licenciatura en Ciencias Naturales: Física, Química y Biología

Electromagnetismo BEEDCN54

Neiva, julio 11 de 2016

ii RESUMEN

La práctica desarrollada emplea los fundamentos teóricos trabajados en la asignatura de

Electromagnetismo, el contenido corresponde a Ley de Ohm, Potencia de un circuito eléctrico,

Circuitos en serie, circuitos en paralelo y circuito mixtos, reforzando así el aprendizaje de dichos

temas al ver como es su funcionamiento, para esto y por falta de laboratorio de utilizo el

simulador Crocodrile Clips, el cual fue descargado previamente en cada computador del equipo

de trabajo.

Este simulador permite de manera segura al estudiante experimentar los diferentes

circuitos propuestos en la guía y de manera exitosa sus resultados se acercan a la realidad,

permitiendo así que estos sean de manera confiable para el análisis.

iii TABLA DE CONTENIDOS

Objetivos ..................................................................................................................................... 1

Marco teórico .............................................................................................................................. 2

La ley de Ohm. ........................................................................................................................ 2

Potencia de un Circuito Eléctrico. .......................................................................................... 2

Código de colores en las resistencias eléctricas ...................................................................... 3

El Multímetro. ......................................................................................................................... 4

Circuitos de Resistencias. ....................................................................................................... 7

Procedimiento. ................................................................................................................................ 8

Resultados y Analisis ...................................................................................................................... 9

Asociación de Resistencias en Serie ....................................................................................... 9

Asociación de Resistencia en Paralelo .................................................................................. 11

Asociación de Resistencia de Circuitos Mixtos .................................................................... 13

Conclusiones ............................................................................................................................. 14

Bibliografia ................................................................................................................................... 14

iv Lista de tablas

Tabla 1 Código de colores en las resistencias eléctricas ................................................................ 4

v Lista de figuras

Figura 1. Formas y descripción de las formas. ................. ¡Error! Marcador no definido.

1

OBJETIVOS

Determinar las características de la asociación de circuitos de resistencias en serie,

paralelas y mixtas, mostrando habilidad en el manejo del multímetro y

compartiendo sus resultados con sus compañeros.

Diseñar los diferentes circuitos propuestos en el simulador Crocodile Clips, el cual

nos da una gran realidad del comportamiento de estos.

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MARCO TEÓRICO

Para la elaboración de la presenta práctica de laboratorio era de suma importancia

que se tuvieran claro las siguientes definiciones:

La ley de Ohm.

La corriente eléctrica que fluye a través de muchos conductores eléctricos, es

directamente proporcional al voltaje aplicado. Al hablar de la ley de Ohm, se encuentra

que la velocidad de desplazamiento de las cargas a través del material, es proporcional al

campo eléctrico en el conductor. La relación entre el voltaje y la corriente, se le llama

resistencia, y si esta proporción es constante sobre un amplio rango de voltajes, al

material se le dice que es un material "óhmico". La ley de Ohm la podemos resumir en el

triangulo, el cual nos relaciona el voltaje, la corriente y la resistencia:

𝑽 = 𝑰 ∗ 𝑹 I= V/R R= V/I

Potencia de un Circuito Eléctrico

Potencia es la velocidad a la que se

consume la energía. Por lo tanto, Potencia se puede

definir como la energía desarrollada o consumida

en una unidad de tiempo, expresada en la fórmula:

𝑷 = 𝑬

𝒕

Si la unidad de potencia (P) es el watt (W), en honor de Santiago Watt, la energía

(E) se expresa en julios (J) y el tiempo (t) en segundos, se tiene que:

3

𝟏 𝑾𝒂𝒕𝒕 = 𝟏 𝑱𝒖𝒍𝒊𝒐

𝟏 𝑺𝒆𝒈𝒖𝒏𝒅𝒐

Entonces, la potencia se mide en julio (joule) dividido por segundo (𝑱/𝒔𝒆𝒈) y

se representa con la letra “P”.

Además, la unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se

representa con la letra “W”.

Como un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 julio

(joule) de potencia en un segundo, se estará gastando o consumiendo 1 watt de energía

eléctrica.

Código de colores en las resistencias eléctricas

En una resistencia eléctrica hay cuatro líneas de colores. Con estas líneas se está

expresando el valor óhmico que tiene esa resistencia. La primera línea representa el dígito

de las decenas, la segunda línea representa el dígito de las unidades y la tercera línea

representa la potencia de 10 por la cual se multiplica el número, es decir, el factor

multiplicador. Finalmente, la última línea indica la tolerancia, de tal forma que para el

color plata es de un ±10% y para el color oro ±5%.

En la siguiente tabla, se muestran los valores de cada uno de los colores:

4

Tabla 1 Código de colores en las resistencias eléctricas

Color

Primera banda

(1º dígito)

Segunda

banda (2º

dígito)

Tercera banda (3º

dígito)

Cuarta banda

(Tolerancia)

Negro 0 0 1

Marrón 1 1 10

Rojo 2 2 100

Naranja 3 3 1000

Amarillo 4 4 10000

Verde 5 5 100000

Azul 6 6 1000000

Violeta 7 7 10000000

Gris 8 8 100000000

Blanco 9 9 1000000000

Dorado 0.1 5%

Plateado 0.01 10%

Ninguno 20%

El Multímetro

El multímetro ó polímetro es un instrumento que permite medir diferentes

magnitudes eléctricas. Así, en general, todos los modelos permiten medir:

Tensiones alternas y continuas

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- Corrientes alternas y continúas

- Resistencias

Hay modelos que también permiten la medida de otras magnitudes como capacidades,

frecuencias, etc. Hoy en día la mayoría de los multímetro son electrónicos con lectura

digital, quedando muy pocos analógicos. Estos últimos constan básicamente de un

instrumento de cuadro móvil (galvanómetro) que, con ayuda de los divisores de tensión y

los shunts adecuados, puede adaptarse a diferentes funciones y escalas. La propia

corriente del circuito que se está midiendo es la que circula por el galvanómetro. En este

tipo de multímetros la lectura se hace determinando la posición de un indicador (aguja

del galvanómetro) en una escala. Los multímetros electrónicos pueden ser de lectura

analógica o digital, y se diferencian de los anteriores principalmente en que constan de

algún dispositivo amplificador, de forma que la energía que alimenta a la parte del

aparato donde se realiza la medición no procede del circuito bajo medida, sino de la

fuente de alimentación interna del multímetro. Con los multímetros se pueden realizar

medidas tanto de corriente continua (DC) como de corriente alterna (AC). Es importante

señalar que, en general, cuando los multímetros operan en corriente alterna (AC), los

valores medidos de las tensiones e intensidades corresponden a valores eficaces mientras

no exista alguna indicación contraria; asimismo, en general, dichas medidas son sólo

válidas para señales sinusoidales con un cierto límite de frecuencia especificado en el

aparato. Respecto al uso de los multímetros para la medida de tensiones o corrientes

continuas (DC), si éstos llevan indicador de aguja, la polaridad ha de respetarse

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estrictamente, mientras que, si son de lectura digital, una polaridad cambiada dará lugar a

valores negativos en la pantalla.

Procedimiento de medida

Para medidas de voltajes e intensidades, seleccionar el modo AC o DC

según si el circuito es de corriente alterna o continua.

Para medidas de resistencias, aislar la resistencia (o resistencias) a medir

del circuito.

Según el tipo de medidas a realizar conectar los cables al multímetro para

determinar qué conectores utilizar.

Conectar los otros extremos de los cables entre los bornes del elemento

que se va a medir, teniendo en cuenta que el tipo de medida a realizar:

Para medir voltajes, los voltímetros se colocan en paralelo.

Para medir intensidades, los amperímetros se colocan en serie.

Para medir resistencias, éstas deben estar aisladas del circuito.

Colocar la ruleta de selección del tipo de medida en la posición adecuada.

Si el multímetro es de escala manual probar con varias escalas para buscar la más

adecuada.

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Circuitos de Resistencias.

Se denomina resistencia eléctrica, R, a la oposición que encuentra la

corriente eléctrica para recorrerla. Su valor se mide en ohmios y se designa con la letra

griega omega mayúscula (Ω).

Circuito en serie.

La corriente que pasa por cada uno de los resistores es constante:

𝑰𝑹𝟏 = 𝑰𝑹𝟐 = 𝑰

El voltaje aplicado en el circuito es igual a la suma de

la caída de los voltajes en cada uno de los resistores:

∆𝑽 = 𝑽𝟐 + 𝑽𝟏

La resistencia equivalente del circuito es:

𝑹𝒆𝒒 = 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐

Circuito en paralelo.

En los nodos la corriente se divide, por lo que

hace que la corriente que entra debe ser igual a la

corriente que sale:

𝑰 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐

El voltaje que cae en cada uno de los resistores

es siempre el mismo:

∆𝑽 = 𝑽𝑹𝟏 + 𝑽𝑹𝟐

La resistencia equivalente del circuito es:

𝟏

𝑹𝒆𝒒=

𝟏

𝑹𝟏+

𝟏

𝑹𝟐

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Procedimiento

A falta de laboratorio, la práctica se llevo a cabo en el simulador Crocodile Clips, el cual

permite saber cómo en realidad se comporta el circuito, este simulador permite que se

poda experimentar con un sinfín de resistencias, voltajes, bombillos, led, entre otros, sin

importar el valor de estos.

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Resultados y Análisis

El salón de clase se dividió en 8 grupos de trabajos, cada uno con una resistencia

y voltaje diferente, el grupo de trabajo el cual nos correspondió es el grupo N. 6 el cual

tiene un voltaje de 24 V y una resistencia de 420 Ω, de igual forma la práctica se

desarrollo en tres momentos, los cuales son:

Asociación de Resistencias en Serie

Figura 1. Circuito de resistencias en serie

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Figura 2. Equivalente del circuito de resistencia en serie

Resistencia

R ( )

Diferencia de

Potencial

V (V)

Intensidad corriente.

I (A)

R1 120 V1 4.30 I1 0,0358

R2 220 V2 7.88 I2 0,0358

R3 330 V3 11.8 I3 0,0358

Rab 670 Vab 24.0 Iab 0,0358

Tabla 1. V-I-R para un circuito en serie

En un circuito en serie, si una cantidad de carga Q sale de un resistor R1, deberá también

entrar en el segundo resistor R2 y al tercer resistor R3, por lo tanto, en un intervalo

determinado de tiempo, la misma cantidad de carga pasa a través de los tres resistors,

I = I1 = I2 = I3, tal como se observa en los datos de la tabla 1.

La relación que hay entre la resistencia total del circuito (Rab) y las resistencias del

circuito inicial es que los resistores han sido reemplazados por un solo resistor

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denominado resistencia equivalente. La resistencia equivalente conectadas en un circuito

en serie es la suma de todas las resistencias del circuito Req = R1+R2+R3.

Asociación de Resistencia en Paralelo

Figura 3. Circuito de resistencias en paralelo

Figura 4. Equivalente circuito de resistencias en paralelo

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TABLA 2. V-I-R para un circuito en paralelo

Resistencia

R ( )

Dif. Potencial

V (V)

Intensidad corriente.

I (A)

R1 120 V1 24,0 I1 0,2

R2 220 V2 24,0 I2 0,109

R3 330 V3 24,0 I3 0,07

Rab 63 Vab 24,0 Iab 0,66

Cuando las cargas llegan al punto, se dividen en dos; una parte pasa a través de R1, otra

parte por R2 y el resto por R3. Una unión es cualquier punto en un circuito donde una

corriente puede dividirse. Esta división resulta en menos corriente en cada resistor de la

que sale de la batería, debido a que la carga eléctrica se conserva, la corriente I que entra

al punto a debe ser igual a la corriente total que sale del mismo: I = I1+I2+I3, donde I1 es

la corriente en R1, I2 es la corriente en R2 e I3 es la corriente en R3.

Se puede observar que los tres resistores están conectados directamente a través de las

terminales de la batería. Por lo tanto, las diferencias de potencial a través de los resistores

son las mismas.

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Asociación de Resistencia de Circuitos Mixtos

Figura 5. Circuito mixto, en serie y paralelo.

Resistencia

R ( ) Dif. Potencial

V (V)

Intensidad corr.

I (A)

R1 120 V1 11,4 I1 0,095

R2 220 V2 12,6 I2 0,057

R3 330 V3 12,6 I3 0,038

Tabla 3. V-I-R para un circuito mixto.

Resistor 1: 11.4 𝑉

0.095 𝐴= 120Ω

Resistor 2: 12,6 𝑉

0,057 𝐴= 221Ω

Resistor 3: 12,6 𝑉

0,038 𝐴= 331Ω

Los valores de las resistencias no son exactos. Es importante tener en cuenta que entre

más pequeña sea la tolerancia de una resistencia es mucho mejor para un proceso

experimental.

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Conclusiones

Podemos concluir que la resistencia depende mucho en si esta en paralelo o en serie

puesto que si el circuito esta en serie la resistencia aumenta al añadir mayor número de

resistencias, lo contrario sucede en un circuito en paralelo donde mientras más

resistencias se añada menos resistencia se obtendrá.

En el circuito serie es que todos sus elementos poseen idéntica caída de tensión.

Entonces, en un circuito serie la intensidad de corriente es la misma en cualquier punto

del circuito, mientras que en un circuito paralelo la tensión es la misma en para

cualquier elemento del mismo.

La resistencia equivalente de cualquier número de resistores en serie en un circuito

eléctrico es igual a la suma de sus resistencias individuales y por tanto es mayor que

cualquiera de las resistencias individuales.

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Bibliografía

Serway, R. y Jewett J.. (2009). Física para Ciencias e Ingeniería con Física

Moderna.7a Ed., Vol. 2, Cengage Learning, México.

Electricidad: Potencia y resistencia. (s.f.). Recuperado el 10 de julio de 2016, de

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ElectricidadPotenciaResist.htm

El Multímetro (s.f.). Recuperado el 10 de julio de 2016, de

http://www.ehu.eus/rperez/TE1/docu/multimetros.pdf