Universidad Gabriela Mistral

Ingeniería Civil Industrial

INFORME LABORATORIO N°2

“Diferencias de potencial y corrientes

en una red”

Introducción

Para este experimento nos enfocaremos en el estudio de la corriente de electrones que se mueven en un circuito que contiene resistores tanto en serie como en paralelo, los cuales entran por la terminal negativa de la fuente de poder y salen por la terminal positiva.

La corriente de electrones se mide mediante el Amperímetro, que se conecta al circuito siempre en serie.

Estos electrones tienen energía potencial que van perdiendo (convirtiéndose en energía calórica) a medida que van descendiendo por el circuito.

Esta diferencia de potencial, medida cuesta abajo, se llama caída de potencial o bien caída IR, ya que puede usarse la ley de Ohm(V=IR). Quien mide esta diferencia de potencial es el Voltímetro, el cual se conecta al circuito siempre en paralelo.

El voltímetro mide también la diferencia de potencial cuesta arriba, es decir, la diferencia de potencial entre las terminales de la fuente de poder; en este caso se llama Fem(fuerza electromotriz).

Como dijimos anteriormente, nos enfocaremos en el estudio y medición de la corriente de electrones y de la diferencia de potencial en varios puntos de un circuito.

Desarrollo Experimental

Materiales:

• Multitester(amperímetro y voltímetro)

• 4 resistores(2 iguales)

• 4 alambres de conexión

• Fuente de poder

• Proyectboard

Montaje:

R1 R2

a b c e

*

R3 R4

*

d f

Procedimiento:

Colocamos en el proyectboard 4 resistores, dos estaban en paralelo y dos en serie. Luego procedimos a medir mediante un multitester el valor de cada resistor, de los cuales dos eran iguales(R2 = R3).

Luego usamos un voltímetro con puntas de prueba para poder medir la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera, colocando un alambre rojo en la terminal positiva de la fuente de poder, que es por donde sale el flujo de los electrones, y uno negro en la negativa que es por donde entran.

Después de haber hecho esto, cerramos el interruptor del circuito y anotamos las diferencias de potencial a través de la fuente de poder, de R1, de R2, de R3, de R4 y del conjunto de R1 y R2.

A continuación procedimos a medir la corriente de electrones en a, en b, entre R2 y c, entre c y d, entre e y f y entre d y el interruptor, pero para esto tuvimos que romper el circuito en los puntos donde insertábamos el amperímetro. No está de mas señalar, que los electrones entran por la terminal negativa de la fuente de poder.

Resultados

Al medir los resistores con el multitiester, obtuvimos lo siguiente:

• R1= 46.800 

• R2= 2.200 

• R3= 2.200 

• R4= 3.300 

Luego cerramos el circuito y medimos la diferencia de potencial en los siguientes puntos:

• R1= 11.31 [volt]

• R2= 0.53 [volt]

• R3= 0.32 [volt]

• R4= 0.32 [volt]

• El conjunto R1 y R2 = 11.84 [volt]

• Entre el terminal negativo y positivo = 12.16 [volt]

A continuación medimos la corriente, pero para esto tuvimos que romper el circuito en los puntos donde poníamos el amperímetro:

• En a= 0.241 [mA]

• En b= 0.241 [mA]

• Entre R2 y c = 0.241 [mA]

• Entre c y d = 0.142 [mA]

• Entre e y f = 0.094 [mA]

• Entre d y el terminal positivo = 0.241 [mA]

Después calculamos la suma de las tres corrientes del nodo c y la del nodo d, tomando como positiva la corriente que llega al nodo c y negativa la que sale, obteniendo los siguientes valores:

Nodo c ! 0.241 + (-0.142) + (-0.094) = 0.005

Nodo d ! 0.141 + 0.094 + (-0.241) = (-0.005)

Mas tarde calculamos la suma de la diferencia de potencial de un camino cerrado, empezando del terminal negativo de la fuente de poder siguiendo por R1, R2 y R3 hasta regresar al terminal positivo, lo que nos dio:

12.16 + (-11.31) + (-0.53) + (-0.32) = 0

Análogamente, hicimos lo mismo para el camino cerrado, que incluye los terminales, R1, R2 y R4 y obtuvimos;

12.16 + (-11.31) + (-0.53) + (-0.32) = 0

Discusión

Tomaremos como supuestos que los instrumentos están bien calibrados, que los alambres no tienen resistencia y por último que utilizamos las escalas correctas para medir el voltímetro y amperímetro.

Consideraremos como error experimental a la pequeña diferencia que pueda existir entre dos medidas, para que estas sean iguales.

Tomando en cuenta lo anteriormente dicho, podemos decir que la corriente que pasa por dos resistores que están en serie, es la misma.

En el caso de dos resistores que están en paralelo, la corriente que pasa por ellos es distinta, llevando la corriente mayor el de menor resistencia. Explicaremos esto con un ejemplo sencillo; el flujo de agua de una manguera será mayor mientras mayor sea la sección de esta, debido a que la resistencia que existe en ella es pequeña.

También pudimos ver que la suma de las corrientes de un nodo(un punto de la red en el cual se unen tres o más conductores) da cero, debido a que la carga eléctrica no se acumula en ningún nodo de la red.

La caída de potencial de dos resistores que están en serie es distinta, esto se puede explicar mediante la ley de Ohm, la cual dice que la intensidad de la corriente es directamente proporcional a la caída de potencial, es decir, que ha mayor resistencia mayor será la caída de potencial.

En cambio, cuando dos resistores están en paralelo tienen la misma caída de potencial ya que lo que entra y sale de este lugar es lo mismo, por lo tanto, la suma es cero y no hay resistencia.

Cuando calculamos la suma de las diferencias de potencial tomadas alrededor de un camino cerrado, nos dimos cuenta que esta suma es nula. Esto parece razonable, ya que si se recorre la malla completamente de modo que el segundo punto coincida con el primero, la diferencia de potencial es cero; esto implica que la suma de los productos de cada resistencia por la intensidad de la corriente en dicha resistencia es igual a la suma algebraica de la fem(esta es la segunda Ley de Kirchhoff).

Conclusión