NRC: 16091 Laboratorio de: Circuitos eléctricos Fecha: 21/10/2024 Práctica N°: 3 Título de la práctica: Divisores y potenciómetro Integrantes: Yvanna Camero, Luis Baptista Mesa: 3 NOTA: _____ 1.-OBJETIVOS: 1.- Medir las distintas tensiones que se dan en un circuito serie sobre cada uno de sus componentes. 2.- Medir la corriente en las distintas ramas de un circuito paralelo. 3.- Conocer las distintas aplicaciones del potenciómetro como resistencia variable dentro de un circuito eléctrico. 2.-INTRODUCCIÓN TEÓRICA: Al estudiar el comportamiento de los circuitos eléctricos, es fundamental entender cómo se distribuyen la tensión y la corriente en diferentes configuraciones de circuitos. Los llamados divisores de tensión y de corriente son conceptos clave que se relacionan con dicha distribución, permitiendo así diseñar y analizar circuitos con mayor precisión. Al trabajar con un circuito en serie, se observa que la tensión total se reparte entre los componentes según sus resistencias. Este fenómeno puede explicarse mediante los divisores de tensión, que son configuraciones de resistencias que permiten regular el paso de la tensión a través del circuito, logrando así obtener como tensión de salida fracciones específicas de la tensión de entrada aplicada según lo requerido. Típicamente estos se componen de dos o más resistencias conectadas en serie. En la teoría, es posible calcular la tensión de salida mediante el uso de la siguiente fórmula: En la práctica, es posible la medición de la caída de tensión en cada componente y, así, la verificación de cómo se distribuye la tensión en el circuito mediante el uso de un voltímetro. Por otro lado, en un circuito paralelo, la corriente total se divide entre las distintas ramas del circuito. Aquí es donde entran en juego los divisores de corriente, los cuales permiten distribuir la corriente total entre varias ramas según las resistencias presentes. Este tipo de configuración, formada por dos o más resistencias en paralelo, es útil para reducir la intensidad de la corriente en un circuito, ajustándose a las necesidades específicas de cada rama del mismo. La fórmula que permite calcular teóricamente la corriente en un rama es: Así mismo, la corriente en cada rama puede medirse mediante el uso del amperímetro, permitiendo así observar cómo se reparte la corriente en el circuito. De igual forma, para poder realizar análisis concretos de distintos tipos de circuitos, hace falta explorar las aplicaciones de demás componentes útiles, tal como lo es el potenciómetro. Este elemento funciona como resistencia variable, siendo así una herramienta versátil para controlar tanto la tensión como la corriente en un circuito. Todos estos conceptos no sólo son esenciales para el análisis teórico, sino que también tienen aplicaciones prácticas en el diseño de circuitos en diversas áreas de la ingeniería y la tecnología. Esta práctica de laboratorio proporciona una oportunidad invaluable para poder aplicar estos principios y desarrollar de dicha forma una comprensión más profunda de los circuitos eléctricos. 3.-CÁLCULOS Y GRÁFICAS TEÓRICAS: 1. Divisor de tensión: Esta primera parte consta del diseño de un divisor de tensión, capaz de reducir 20V a 4V / 10V / 15V. Mediante la construcción del diseño se determinan los valores de R1, R2, R3 Y R4 para un RT= 12KW 15V 10V 4V Ahora, despejando a Rn de la fórmula de divisores de tensión: 𝑉𝑅𝑛 = 𝑅1 = 𝑅𝑛 × 𝑉𝑒𝑛𝑡 𝑅𝑡𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 4𝑉×12000Ω 20𝑉 ⇒ 𝑅𝑛 𝑉𝑅𝑛 × 𝑅𝑡𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒 𝑉𝑒𝑛𝑡 = 2400Ω ; 𝑅2 = de forma que: 6𝑉×12000Ω 20𝑉 = 3600Ω ; 𝑅3 = 𝑅4 = 5𝑉×12000Ω 20𝑉 = 3000Ω 2. Divisor de corriente: En esta sección se realiza el diseño de un divisor de corriente donde la corriente total es de 6mA. De la misma forma anterior, se determinan los valores de R1 y R2 6,8𝑣 6,8𝑉 𝑅1 = 4𝑚𝐴 = 1700Ω ; 𝑅2 = 2𝑚𝐴 = 3400Ω 3. Aplicaciones del potenciómetro: En este apartado se realiza el análisis de 3 circuitos distintos que cuentan con tener un potenciómetro entre sus componentes. 4.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: El desarrollo de la práctica se divide en 3 partes principales: La comprobación de los divisores de tensión mediante un circuito con resistencias en serie, posteriormente la comprobación de los divisores de corriente mediante un circuito con resistencias en paralelo. Y, por último, el análisis del funcionamiento del potenciómetro mediante la construcción de tres circuitos distintos. Parte 1: En esta primera parte, se monta un único circuito en el protoboard, que va a contar con las cuatro resistencias dadas (“R1”, “R2”, “R3” y “R4”), colocadas en serie y conectadas a una fuente de tensión. Se mide entonces la corriente de cada resistencia para así comprobar empíricamente cómo se va dividiendo la tensión a lo largo del circuito construido. OJO: Se utilizaron los siguientes valores comerciales para las resistencias (según la disponibilidad del laboratorio): 2400Ω = 2,2kΩ + 100Ω + 100Ω 3600Ω ⇒3630Ω = 3,3kΩ + 330Ω 3000Ω = 1,5kΩ + 1,5kΩ Tabla 1 Tabla 2 En la “Tabla 1”, se encuentran simplemente las resistencias dadas y sus valores medidos con el multímetro, acompañados con el porcentaje de error entre estos valores, calculado de la siguiente manera: R1 = [(2400Ω-2372Ω)/2400Ω] (100) = 1,166% A su vez, en la “Tabla 2”, se añaden las tensiones medidas junto a sus valores teóricos previamente calculados, siendo evidente como la división de la tensión sucede de acuerdo a la configuración de divisor de tensión establecida. Van así acompañadas con sus respectivos porcentajes de error, como se muestra a continuación: V1 = [(4V-3,946V)/4V] (100) = 1,350% Parte 2: En esta parte se construye un solo circuito con las resistencias “R1”, “R2” y “R3”, en donde “R2” y “R3” se encuentran en paralelo, y a su vez, estas dos se posicionan en serie con “R1”. El propósito de esta parte es calcular la corriente que fluye por cada resistencia cuando conecta el circuito a una fuente de tensión. Tabla 1 Tabla 2 Como se puede observar, en la “Tabla1” se encuentran los valores de la corriente teórica, simulada y medida, evidenciando nuevamente que, tal como lo esperado teóricamente, la corriente se divide a través de las resistencias en paralelo de acuerdo a la configuración del divisor de corriente. Así mismo se indican sus respectivos porcentajes de error, medidos con la corriente teórica y medida. Calculados de la siguiente manera I1 = [(6mA-5,99mA)/6mA] (100) = 0,166% Y siguiendo la misma idea, en la “Tabla2” son observables los valores de la resistencia Teórica y la resistencia práctica, junto al porcentaje de error entre ambos valores. R1 = [(1700Ω-1706Ω)/1700Ω] (100) = -0,352% Parte 3: Por último, en esta parte se realiza la construcción de tres circuitos distintos con los mismos elementos, los cuales son: Una fuente de tensión de 12V, una resistencia de 2200Ω y un potenciómetro de 1000Ω. En cada circuito se varía la disposición del potenciómetro en relación a su nivel de resistencia, de modo que para los circuitos A, B y C se realizan mediciones teniendo en cuenta dichas variaciones, tomando como referencia el valor de resistencia entre los terminales A y C del potenciómetro. En la tabla sugerida se encuentran, para cada circuito, los valores teóricos y simulados previamente señalados, así como también se añaden los valores obtenidos mediante las mediciones ejecutadas. Estos valores van de la mano con la medida de resistencia adoptada por el potenciómetro según el caso, siendo las disposiciones (con respecto a Rac): R0, es decir, con el potenciómetro graduado en 0Ω; R1/2, con el potenciómetro graduado a la mitad de su capacidad, en este caso 500Ω; y por ultimo Rt, con el potenciómetro graduado en su máxima capacidad, en este caso 1000Ω, demostrando así el funcionamiento del elemento como una resistencia variable, capaz de alterar los valores del circuito dependiendo de cómo se gradue. Finalmente se señala el porcentaje de error existente entre lo medido y lo teóricamente calculado. Un ejemplo del error porcentual calculado: VR0(Circuito A) = [(3,75V-3,688V)/3,75V] (100) = 1,653% 5.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: - Los divisores de tensión son configuraciones simples de resistencias que dividen la tensión de entrada en distintas porciones de tensión deseadas. - Similar a los divisores de tensión, los divisores de corriente ayudan a distribuir esta misma en las distintas ramas de un circuito. - Los potenciómetros permiten cierta flexibilidad y precisión al elaborar circuitos eléctricos. - Como recomendación, se sugiere que al trabajar con el potenciómetro se tome fuera del circuito y se mida con el ohmetro para ver como va variando la resistencia al cambiar su valor dependiendo de los terminales tomados, para luego en el circuito tener plena conciencia de a donde se va sumando el valor de resistencia estudiada. 6.- BIBLIOGRAFÍA: Alexander, C. K., & Sadiku, M. N. O. (2009). Fundamentos de circuitos eléctricos (3ra Ed.). Área Tecnología. (s.f.). Divisor de tensión. Recuperado de https://www.areatecnologia.com/electronica/divisor-de-tension.html New York: McGraw-Hill. Dorf, R. C., & Svoboda, J. A. (2010). Circuitos eléctricos (6ta Ed.). Hoboken, NJ: Wiley
