LABORAORIO 2 Redes I
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Laboratorios Redes Eléctricas I DEI UCA 2015 2-1
Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
LABORATORIO 2 LEYES BÁSICAS Y MÉTODOS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS.
Objetivos
- Que el estudiante compruebe experimentalmente los conceptos básicos vistos en clases, tales como
resistencia equivalente, divisor de voltaje y de corriente. Comparar los resultados teóricos con los
prácticos y analizar posibles causas de incertezas.
- Que el alumno sea capaz de comprobar la teoría del análisis nodal y de mallas además de visualizar
los valores reales con ayuda del multímetro para comprobar sus respuestas.
Introducción teórica.
Leyes básicas
Resistencia equivalente Muy a menudo se sustituyen combinaciones de resistencia relativamente complicadas por una
sola resistencia equivalente.
- Resistencia en serie
El circuito que se muestra en la figura 1 contiene una agrupación de N resistencias en serie,
con el arreglo se realiza el siguiente análisis de mallas:
Figura 1
- Resistencia en paralelo
Con el circuito que se muestra en la figura 2 (agrupación en paralelo de N resistencias) se realiza
el siguiente análisis de nodos:
Figura 2
Laboratorios Redes Eléctricas I DEI UCA 2015 2-2
Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
Las expresiones que nos sirven para calcular la resistencia equivalente en cada uno de los casos son:
1 2 3
1 2 3
Serie: Paralelo :
1 1 1 1 1... ...eq n
eq n
R R R R RR R R R R
Divisor de voltaje y corriente Basándose en los principios de las resistencias en serie y paralelo, se deducen expresiones que nos
permiten calcular el voltaje o corriente en una resistencia de una más rápida.
- Divisor de voltaje
La figura 3 muestra la división de voltaje
Figura 3
El voltaje Vs(t) se divide en los voltajes que caen en las resistencias R1 y R2.
Esta fórmula sólo es válida si la salida v2(t) está en circuito abierto (no circula corriente por los terminales
donde se mide v2(t)).
- Divisor de corriente
Análogamente, la corriente Is(t) se divide en las corrientes que atraviesan las dos conductancias. Esto
se muestra en la figura 4.
Figura 4
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Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
Métodos de análisis de circuitos eléctricos
Análisis nodal Debido al incremento en el número de nodos en un circuito es necesario obtener una incógnita
adicional por cada nodo que se agregue al circuito. Así un circuito con tres nodos debe tener dos voltajes
desconocidos, si un circuito tiene 𝑁 nodos debe de tener (𝑁 − 1) nodos desconocidos. El método de
análisis de nodos consiste en aplicar la ley de corriente de Kirchhoff.
En el análisis nodal interesa hallar las tensiones de nodo. Dado un circuito con N nodos sin fuentes de
tensión.
El análisis nodal del circuito implica seguir los siguientes pasos:
1. Seleccionar un nodo como referencia (𝑉 = 0), se asignan las tensiones 1 2 3 1, , ... NV V V V , a los
1N nodos restantes. Las tensiones se asignan respecto al nodo de referencia.
2. Se aplica la KCL a cada uno de los 𝑁 − 1 nodos de referencia.se usa la ley de Ohm para expresar
las corrientes de rama, en términos de tensiones de nodo. De esta forma se deducen ecuaciones
para formar un sistema de ecuaciones.
3. Resolver el sistema de ecuaciones para encontrar cada una de las tensiones.
Análisis de mallas El análisis de mallas se puede usar solo en aquellas redes que son planas. Si es posible dibujar el diagrama
de un circuito en una superficie plana de tal forma que ninguna rama quede por debajo o por arriba de
ninguna otra, se dice que ese es un circuito plano. Una malla es un lazo que no contiene ningún otro lazo
dentro de él.
Si una red es plana, se puede usar el análisis de mallas para estudiarla. El análisis de mallas básicamente
consiste en aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff a cada malla del circuito a analizar, es decir, la sumatoria
de todos los voltajes a través de una trayectoria cerrada es cero.
En el análisis de malla interesa aplicar la KVL para hallar las corrientes de malla en un circuito dado. En
el análisis de lazo de un circuito con n lazos implica seguir los siguientes pasos:
1. Asigne las corrientes 1 2 3, , ... NI I I I de a los N lazos.
2. Se aplica la LVK a cada uno de los 𝑁 lazos. Usar la ley de Ohm para expresar las tensiones en
3. términos de las corrientes de lazo. De esta forma se deducen ecuaciones para formar un sistema
de ecuaciones.
4. Resolver el sistema de ecuaciones para encontrar cada una de las corrientes.
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Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
Componentes a utilizar en esta práctica
- Breadboard
- Multímetro
- Cables conectores
- Tenaza peladora
- Cortadora
- 3 Resistencias de 1 kΩ
- 2 Resistencias de 2.4 kΩ
- 2 Resistencias de 2.2 kΩ
- 2 Resistencias de 4.7 kΩ
- 2 Resistencias de 1.5 kΩ
Ejercicios
- Resistencia equivalente
2-1. Realice el siguiente montaje y determine Vab. Luego compare el resultado obtenido
sustituyendo el lado derecho del circuito por la resistencia equivalente.
- Divisor de voltaje
2-2. Realice el siguiente montaje y determine Vab. Compare el resultado obtenido de manera práctica
con el resultado teórico.
Voltaje teórico
Voltaje Practico
ORIGINAL
RESISTENCIA EQUIVALENTE
Voltaje teórico
Voltaje Práctico
Laboratorios Redes Eléctricas I DEI UCA 2015 2-5
Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
- Divisor de corriente
2-3. Ahora elabore el siguiente montaje y determine Ibc. Compare el resultado obtenido sustituyendo
el lado derecho del circuito por la resistencia equivalente y encuentre Iab. Luego repita el
procedimiento para Iac.
- Análisis nodal
2-4. Elabore el siguiente circuito y encuentre los voltajes de cada nodo de forma teórica y con el
multímetro.
- Análisis de malla
2-5. Elabore el siguiente circuito y encuentre las corrientes de cada malla de forma teórica y utilizando
el multímetro para pedir el voltaje en cada resistencia para encontrar dichas corrientes.
Iab
Corriente teórica
Corriente Práctica
ORIGINAL
RESISTENCIA EQUIVALENTE
Iac
Corriente teórica
Corriente Práctica
ORIGINAL
RESISTENCIA EQUIVALENTE
Voltaje en nodos
Valor teórico
Valor práctico
VA
VB
VC
Corriente de malla
Valor teórico
Valor práctico
I1
I2
I1 - I2
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Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
TAREA
1. Encuentre la resistencia equivalente que la fuente percibe.
2. Resuelva los siguientes circuitos utilizando resistencia equivalente, divisor de corriente y divisor
de voltaje.
a) b)
3. Calcule los valores de Voltaje de cada nodo y las corrientes de malla del siguiente circuito.
Laboratorios Redes Eléctricas I DEI UCA 2015 2-7
Laboratorio 2 – Leyes básicas y métodos de análisis de circuitos eléctricos
4. Determinar por medio de los métodos vistos la solución para el siguiente diagrama
cuyos valores son:
Is = 2 A R3 = 220 Ω v1 = ? R1 = 100 Ω R4 = 1KΩ v2 = ? R2 = 2kΩ ix = ? v3 = ?
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HOJA DE RESULTADOS
NOMBRE DEL ALUMNO NOTA:
CARNET
GRUPO Y HORARIO DE LABORATORIO
INSTRUCTOR
Complete cada una de las tablas con los datos obtenidos en la práctica.
2-1. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica.
2-2. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica.
2-3. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica.
2-4. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica
2-5. Complete la siguiente tabla con los datos obtenidos en la práctica.
Voltaje
teórico
Voltaje
Practico
ORIGINAL
RESISTENCIA
EQUIVALENTE
Voltaje teórico
Voltaje Práctico
Ibc
Corriente teórica
Corriente Práctica
Ibc
Corriente teórica
Corriente Práctica
ORIGINAL ORIGINAL
RESISTENCIA EQUIVALENTE
RESISTENCIA EQUIVALENTE
Voltaje en nodos
Valor teórico
Valor práctico
VA
VB
VC
Corriente de malla
Valor teórico
Valor práctico
I1
I2
I1 - I2