Crocodile - Circuitos - Resuelto
IES Simón Bolívar
Trabajo Experimental
Práctico de Laboratorio n° 4
Autor: Noelia Vivas, Facundo Sanabria– 3° año del Profesorado de Física
Catedrático: Alejandro Diego Menoyo
Fecha: 21/11/2014
1. Conexiones en serie
1.1.- Trabajaremos con un circuito conectado a la fuente, dos lamparitas iguales y un interruptor en serie. Comience diseñando sobre el tablero del simulador el circuito, ármelo y verifique que funcione al activar el interruptor
a) Observando el brillo de las lamparitas, explique si encuentra alguna evidencia, o sugerencia, que le permita decidir si circula la misma corriente por ambas lamparitas, o si la corriente es mayor en una de ellas, en ese caso explique cuál.
En una primera aproximación se puede apreciar un brillo similar en ambas bombillas, y como ambas están conectadas a la misma fuente y tienen igual potencia entre ellas se puede deducir que en ambas debe estar pasando la misma corriente.
b) Por medio del amperímetro mida la corriente en los distintos puntos del circuito. Guarde el circuito con el instrumento conectado donde se observen las lecturas de los amperímetros.
Como se puede observar ahora por los instrumentos de medición apropiados, la corriente que entra y sale de cada una de las lámparas es la misma.
1.2.- Exploraremos las características de una fuente cuando se modifica la diferencia de potencial. Para ello coloque una fuente de 12 volt en su circuito.
a) Por medio del voltímetro verifique que la diferencia de potenciales en distintos puntos. Guarde el circuito con los registros de los valores medidos en cada caso.
Aquí se puede apreciar como el voltaje es “aportado y consumido” por la fuente y las lámparas, proceso que da a lo largo del circuito hasta volver a empezar. También muestra como nuestro interruptor no aporta ni consumo potencial.
b) Cambie la fuente por una de 6 volt, analice si hubo diferencia con los valores obtenidos en el punto anterior. Escriba sus conclusiones
Aquí se puede apreciar un brillo muy tenue por parte de ambas bombillas, debido a que el voltaje que efectivamente recibe cada una es la mitad que el que recibía en el punto anterior. Se podría decir, que brillan a la mitad de potencia debido a la caída de tensión a la mitad. Esta caída a la mitad por lámpara se debe a la repartición de energía de forma pareja que aprecié en el punto anterior y a la nueva fuente administrada.
c) A partir de la lectura de los instrumentos verifique y explique lo que ocurre:
· Cuando se abre el circuito en alguna parte.
La corriente deja de circular por no tener por donde hacerlo.
· Cuando se “quema” una de las lamparitas.
Al romperse el filamento de la lámpara se corta el circuito en esa parte y la corriente, nuevamente, deja de circular.
· Cuando se cortocircuita una de las lamparitas.(consiste en hacer un puente con un conductor sobre una de las lámparas)
La corriente “evita” la lámpara con el cortocircuito y la fuente entrega toda la potencia a la otra lámpara, dándole un brillo mucho mayor. La corriente circula de manera uniforma a lo largo de todo el circuito modificado.
2. Conexiones en paralelo.
2.1.- Trabajaremos con un circuito conectado a la fuente, alimentando dos lamparitas de diferente potencia en paralelo. El interruptor debe encender o apagar ambas lamparitas simultáneamente. Ármelo y verifique que funcione.
a) Conecte amperímetros para medir las corrientes que sean de interés. Explique su elección, y la relación que espera obtener.
Al conectar las lámparas en paralelo, estamos dividiendo en dos el camino que tiene la corriente para circular y uniéndolo de nuevo después de pasar por las lámparas. Como tenemos en ambos caminos lámparas iguales (ofreciendo iguales resistencias) se espera tener una repartición de la corriente por cada camino de forma pareja y equitativa, lo cual se termina de comprobando cuando introducimos los amperímetros. Esta fue la razón por las que los coloque antes de la división, en cada ramificación, y en la unión de las mismas. También se puede volver a apreciar el brillo de igual intensidad de las dos lámparas.
b) conecte voltímetros en diferentes puntos para medir diferencia de potenciales de interés. Explique su elección, y las lecturas obtenidas. Guarde la imagen del circuito en su documento.
Como aclarábamos en el punto anterior, el brillo de las dos lámparas es igual, lo cual nos lleva a pensar que la potencial que reciben es el mismo. Igualmente se puede apreciar, a diferencia de los circuitos en serie, que aquí los 15 V de la fuente no se “reparten” entre las lámparas, sino que alimentan de igual manera a cada una de las lámparas como si se tratara de circuitos totalmente aislados.
3. Circuitos combinados
Se conectan resistencias, de R1 =1Ω; R2 = 1Ω; R3 = 0,5Ω y R4=0,5Ω respectivamente, a pilas de 1,2 Volt según los esquemas, en cada caso conecte los instrumentos necesarios para determinar y/o medir.
a) ¿Cuál es la resistencia total del circuito?
b) ¿Cuál es la corriente que circula por cada resistencia?
c) La diferencia de potencial entre los puntos a-b; a-c; a-d; b-c; b-d; c;d
a) La resistencia total la deberemos calcular por separado y siguiente las reglas correspondientes para los circuitos en serie y paralelos. En el primer caso nos queda:
En el segundo caso nos queda:
b)
c)
4. Conectando capacitares
Unos elementos muy interesantes son los capacitares, ya que permiten guardar energía. Arme un circuito como el indicado en la figura para permitir la carga y la descarga de un capacitor, Elija un capacitor del valor adecuado para que el fenómeno sea visible.
a) Verifique la carga y descarga del capacitor al mover la llave a las diferentes posiciones.
b) Utilice el amperímetro para medir como y cuánta corriente circula por la lámpara y cual es sentido. Tome nota de lo observado
c) utilice un voltímetro para conocer la diferencia de potencial en el capacitor y cuáles son sus valores máximos y mínimos. Anote lo observado.
d) cambie el capacitor por otros diferentes, anote los valores utilizados. Repita la carga y descarga y compare los resultados con los obtenidos anteriormente.
e) con las sondas del osciloscopio, visualice la carga y descarga del capacitor
f) guarde la imagen, y explique en el documento lo observado y sus conclusiones.
En la siguiente figura se puede ver que cuando se cierra el interruptor la corriente comienza a circular por el circuito y la lámpara conectada al mismo se enciende con toda su intensidad, pero a medida que el capacitor se carga con la energía eléctrica que le aporta la batería, la lamparita reduce paulatinamente su intensidad lumínica hasta que se apaga completamente cuando el capacitor alcanza su carga máxima, momento en que también la corriente deja de circular.
Al cerrar el circuito compuesto por el capacitor y la lámpara por medio del interruptor, la corriente comenzará a fluir de inmediato desde la placa negativa a la positiva del capacitor, atravesando la bombilla para completar el circuito. De esa forma comenzará la descarga y la bombilla se iluminará por completo, pero seguirá perdiendo brillo hasta quedar apagada una vez que el capacitor quede descargado por completo y no le pueda continuar suministrando energía eléctrica para mantenerla encendida.
En el siguiente grafico analizamos como se realiza la carga – descarga de un capacitor, como para t=0 la curva roja (carga del capacitor) crece desde valor cero hasta el valor de la fuente de alimentación (9 Vcc).La curva rosa nos muestra como desciende el valor de la corriente durante la carga del capacitor.
Un tiempo posterior las graficas nos visualiza la descarga del capacitor y el ascenso de la corriente durante el proceso de descarga.
La siguiente grafica nos visualiza el grafico de la carga-descarga de un capacitor cuyo valor es el doble del ítem anterior.
En un tiempo igual a RC, la corriente en el circuito ha disminuido a 1/e (0,36) de su valor inicial. En este momento la carga del capacitor ha alcanzado una fracción (1 – 1/e) (0,63) de su valor final. El producto RC es en consecuencia, una medida de la velocidad de carga del capacitor y por ello se llama constante de tiempo. Cuando RC es pequeña, el capacitor se carga rápidamente; cuando es más grande, el proceso de carga toma más tiempo.
