GUÍA DEL PROFESOR - upmetropolitana.edu.mx. II…Al mismo tiempo se desarrolló el concepto de...

Ingeniería en Aeronáutica

Circuitos Eléctricos

CIE-CV

REV00

II

DIRECTORIO

Mtro.

Secretario de Educación Pública

Dr.

Subsecretario de Educación Superior

Mtra.

Coordinadora de Universidades Politécnicas

III

PÁGINA LEGAL

Participantes

Mtra. Martha Olivia García Cañedo – Universidad Politécnica Metropolitana de Hidalgo.

Primera Edición:

DR 2010 Coordinación de Universidades Politécnicas.

Número de registro:

México, D.F.

ISBN-----------------

IV

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................ 5

PROGRAMA DE ESTUDIOS .......................................................................................................................... 6

FICHA TÉCNICA ............................................................................................................................................. 7

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA O PROYECTO........................................................................................... 9

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN ............................................................................................................. 20

GLOSARIO ................................................................................................................................................... 24

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................................................ 27

5

INTRODUCCIÓN

La teoría de circuitos proporciona las herramientas y conceptos que se requieren para entender y

analizar los circuitos eléctricos y electrónicos. Las bases de esta teoría fueron establecidas a lo largo

de varios cientos de años atrás por varios investigadores pioneros. En 1780, el italiano Alessandro

Volta desarrolló una celda eléctrica (batería) que proporcionó la primera fuente de lo que hoy se

conoce como voltaje de cd. Al mismo tiempo se desarrolló el concepto de corriente (aun cuando no

se sabría nada sobre la estructura atómica de la materia sino hasta mucho tiempo después). En

1826 el alemán Georg Simon Ohm conjuntó ambas ideas y determinó de manera experimental la

relación entre voltaje y corriente en un circuito resistivo. Ese resultado, conocido como la Ley de

Ohm, estableció el escenario para el desarrollo de la teoría de circuitos moderna.

El objetivo del manual es desarrollar en el alumno la capacidad de analizar, verificar y aplicar las

bases de la teoría de circuitos, se consideran conceptos como voltaje, corriente, potencia y la

relación entre ellos.

En este manual se abordarán la descripción, el análisis, la verificación y la aplicación de la teoría de

circuitos, para la solución de problemas que involucren conceptos como la corriente eléctrica, el

voltaje, la resistencia, la potencia eléctrica, la capacitancia y la inductancia aplicando los diferentes

métodos de análisis y conversiones necesarias, todo esto a partir de la realización de diversas

evidencias como son prácticas, reportes, cuestionarios, problemarios, las cuales reafirmarán los

conocimientos adquiridos en cada una de las unidades de aprendizaje definidas para alcanzar el

objetivo de la asignatura.

6

FICHA TÉCNICA

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Nombre: Circuitos eléctricos

Clave: CIE-CV

Justificación: Para determinar los parámetros eléctricos de los circuitos y su respuesta ante

distintas fuentes de excitación.

Objetivo:

El alumno será capaz de analizar el funcionamiento de circuitos R L C y de

motores, en corriente continua y alterna empleando los principios

electromagnéticos, técnicas cuantitativas y de medición.

Habilidades:

Razonamiento lógico, sólida formación físico--matemática, trabajo en equipo,

capacidad de análisis y síntesis.

Competencias

genéricas a

desarrollar:

Capacidad de abstracción, análisis y síntesis.

Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.

Conocimientos sobre el área de estudio y la profesión.

Capacidad de trabajo en equipo.

Capacidades a desarrollar en la asignatura Competencias a las que contribuye la

asignatura

Seleccionar componentes eléctricos y electrónicos

mediante la revisión y el análisis de normas y

regulaciones aeronáuticas para satisfacer las

necesidades de diseño de un sistema eléctrico o

electrónico.

Obtener soluciones a problemas de ingeniería a

partir de metodologías de desarrollo de

algoritmos para satisfacer los requerimientos

del problema.

7

Estimación de tiempo

(horas) necesario para

transmitir el aprendizaje al

alumno, por Unidad de

Aprendizaje:

Unidades de

aprendizaje

HORAS TEORÍA HORAS PRÁCTICA

presencial

No

presencial

presencial

No

presenci

al

Análisis básico de

corriente directa 7 3 2 3

Teoremas de circuitos y

conversiones 14 3 4 4

Análisis de ramas, lazos

y nodos 12 3 4 3

Capacitancia 12

3 4 3

Inductancia 12 3 3 3

Total de horas por

cuatrimestre: 90

Total de horas por semana: 6

Créditos: 6

9

Nombre de la asignatura: Circuitos Eléctricos

Nombre de la Unidad de

Aprendizaje:

Análisis Básico de Corriente Directa

Nombre de la práctica o

proyecto:

Divisor de voltaje

Número: ED1 Duración (horas) : 1

Resultado de

aprendizaje:

Aplicar el divisor de voltaje y el divisor de corriente a diferentes

configuraciones de circuitos eléctricos serie, paralelo y serie-paralelo.

Requerimientos (Material

o equipo):

Resistencias eléctricas

Cable de cobre para conexiones

Multímetro

Protoboard

Fuente de corriente directa

PRÁCTICA ED1: Divisor de voltaje.

Objetivo general:

Realizar un circuito resistivo conectado en serie para verificar por medio del divisor de voltaje la caída

de tensión en cada uno de los elementos y comprobar que éste método es una alternativa al uso de la

ley de Ohm.

Objetivos particulares:

Construir un circuito en serie para ser utilizado como divisor de voltaje.

Aplicar la fórmula de divisor de voltaje para calcular el voltaje en cada resistor del circuito.

Medir los voltajes en cada resistor con ayuda del voltímetro y comparar los resultados teóricos con los

experimentales.

I. Desarrollo de la actividad experimental:

1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los resistores serán proporcionados por

el profesor, así como el valor de la fuente de voltaje de corriente directa que deberá ajustar.

DESARROLLO DE PRÁCTICA

10

Figura 1. Circuito resistivo conectado en serie.

2. Calcule los valores teóricos de las caídas de tensión en cada elemento del circuito aplicando la

fórmula del divisor de voltaje. También mida los voltajes en cada elemento.

3. Coloque en una tabla los valores teóricos y experimentales. Calcule el porcentaje de error para

ambos resultados.

R Rteo

(kΩ) Rexp

(kΩ) %E

Vteo (Volt)

Vexp (Volt)

%E

R1

R2

R3

II. Agregue sus conclusiones u observaciones.

III. Incluya las referencias bibliográficas consultadas.

Evidencias a las que contribuye el desarrollo de la práctica:

ED1: Realiza circuitos eléctricos resistivos demostrativos de la aplicación de los divisores de voltaje y

de corriente.

11



Aprendizaje:



proyecto:

Divisor de corriente


Resultado de

aprendizaje:




o equipo):



Multímetro

Protoboard


PRÁCTICA ED2: Divisor de corriente.

Objetivo general:

Realizar un circuito resistivo conectado en paralelo para verificar por medio del divisor de corriente la

intensidad en cada uno de los elementos como una alternativa y comprobar que éste método es una

alternativa al uso de la ley de Ohm.


Construir un circuito en paralelo para ser utilizado como divisor de corriente.

Aplicar la fórmula de divisor de corriente para calcular el voltaje en cada resistor del circuito.

Medir las corrientes en cada resistor con ayuda del amperímetro y comparar los resultados teóricos

con los experimentales.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los resistores serán proporcionados por

el profesor, así como el valor de la fuente de voltaje de corriente directa que deberá ajustar.


12

Figura 1. Circuito resistivo conectado en paralelo.

2. Calcule los valores teóricos de las corrientes en cada elemento del circuito aplicando la

fórmula del divisor de corriente. También mida las intensidades de corriente en cada rama del

circuito.

3. Coloque en una tabla los valores teóricos y experimentales. Calcule el porcentaje de error para

ambos resultados.

R Rteo

(kΩ) Rexp

(kΩ) %E

I teo (Amperes)

Iexp (Amperes)

%E

R1

R2

R3

4. Agregue sus conclusiones u observaciones.

5. Incluya las referencias bibliográficas consultadas.


ED2: Realiza circuitos eléctricos resistivos demostrativos de la aplicación de los divisores de voltaje y

de corriente.

13



Aprendizaje:



proyecto:

Fuentes de voltaje conectadas en serie


Resultado de

aprendizaje:

Identificar las fuentes de voltaje y las fuentes de corriente en un circuito

eléctrico.


o equipo):

Fuentes de voltaje de corriente directa o baterías alcalinas

Alambre de cobre para las conexiones

Multímetro

Protoboard

PRÁCTICA ED3: Fuentes de voltaje.

Objetivo:

Identificar las polaridades (bornes) de una fuente de voltaje. Obtener una fuente de voltaje equivalente

cuando se tienen conectadas en serie más de una fuente.


1. Arme los circuitos eléctricos conectados en serie como los mostrados en la figura 1.

Figura 1. Conexiones en serie de fuentes de voltaje.


14

2. Con el multímetro en su función de voltímetro, mida las caídas de tensión en cada fuente de

los circuitos y mida las caídas de tensión total en cada circuito. ¿Qué observa?

3. Obtenga la magnitud y la polaridad resultante de la fuente de voltaje equivalente para cada

circuito armado.

4. Arme el circuito equivalente para los casos anteriormente analizados.

5. Arme los circuitos eléctricos conectados en paralelo como los mostrados en la figura 2.

Figura 2. Conexiones en paralelo de fuentes de voltaje

6. Ajuste el valor de la fuente 1 igual que el valor de la fuente 2. Para el otro circuito ajuste un

valor de la fuente 1 que sea diferente al valor de la fuente 2. Proponga un valor para la

resistencia eléctrica.

7. Con el multímetro en su función de voltímetro, mida las caídas de tensión en cada fuente de

los circuitos y mida las caídas de tensión total en cada circuito. ¿Qué observa?

8. Obtenga la magnitud y la polaridad resultante de la fuente de voltaje equivalente para cada

circuito armado.

9. Arme el circuito equivalente para los casos anteriormente analizados.




ED3: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de la simplificación de fuentes de voltaje y corriente.

15

Nombre de la asignatura: Circuitos eléctricos


Aprendizaje:


Nombre del reporte:

De acuerdo a la Evidencia ED1 a ED3

Número: EP1-EP3 Duración (horas) : 3

Resultado de aprendizaje:


eléctrico.



Aplicar las leyes de voltaje y de corriente de Kirchhoff al análisis de

circuitos serie, paralelo y serie-paralelo.


o equipo):

Papel para escribir

Lápiz, bolígrafo

Computadora, impresora

Bibliografía básica y complementaria, entre otras fuentes de información.

Actividades a desarrollar en el reporte:

Una vez concluida la metodología experimental de las prácticas ED1-ED3 realice un reporte completo

que incluya:

i. Nombre de la práctica

ii. Objetivo general y objetivos particulares

iii. Material y equipo

iv. Consideraciones teóricas

v. Desarrollo experimental

vi. Agregar tablas y enumerarlas de acuerdo al número de la práctica, así como describirlas.

vii. Agregar imágenes o figuras, así como la descripción de las mismas, enumerarlas de acuerdo al

número de la práctica.

viii. Agregue cálculos analíticos detallados, fórmulas y describa las variables empleadas.

ix. Responder el cuestionario si lo incluye la práctica.

x. Agregar las observaciones realizadas durante la metodología experimental.

xi. Realice las conclusiones de manera objetiva, apóyese en la información bibliográfica y en sus

DESARROLLO DE REPORTE

16

observaciones.

xii. Escriba las referencias empleadas.

Evidencias a las que contribuye el desarrollo del reporte:

EP1: Analiza y describe el uso del divisor de voltaje en circuitos resistivos conectados en serie y

compara con el uso de la ley de Ohm.

EP2: Analiza y describe el uso del divisor de corriente en circuitos resistivos conectados en paralelo y

compara con el uso de la ley de Ohm.

EP3: Analiza y describe el comportamiento del voltaje y la corriente en los circuitos que contienen más

de una fuente de voltaje conectada en serie y en otro caso cuando están conectadas en paralelo.

17



Aprendizaje:


Nombre del problemario:

Divisor de voltaje, divisor de corriente, fuentes de voltaje conectadas en

serie y en paralelo.

Número: EP4 Duración (horas) : 2

Resultado de

aprendizaje:


eléctrico.



Aplicar las leyes de voltaje y de corriente de Kirchhoff al análisis de

circuitos serie, paralelo y serie-paralelo.


o equipo):

Papel para escribir

Lápiz, bolígrafo, calculadora

Bibliografía básica y complementaria, apuntes de la clase.

Actividades a desarrollar en el problemario:

I. Resuelva analíticamente y en su caso dibuje los circuitos equivalentes para cada uno de los

siguientes problemas.

1. Use la regla del divisor de voltaje para determinar el voltaje en cada uno de los resistores de

los circuitos mostrados a continuación.

DESARROLLO DE PROBLEMARIO

18

2. Para los circuitos mostrados en las figuras, calcule las intensidades de corriente en cada uno

de los elementos resistivos.

3. Simplifique el circuito de la figura que a continuación se muestra, obtenga el circuito que

incluya una sola fuente en serie con los cuatro resistores. Determine la dirección y la magnitud

de la corriente en el circuito resultante.

19

4. En los casos mostrados a continuación, verifique y comprueba analíticamente qué sucede con

respecto al comportamiento del voltaje y la corriente.

Evidencias a las que contribuye el desarrollo del problemario:

EP4: Calcula voltajes y corrientes aplicando los divisores de voltaje y de corriente así como las leyes de

Kirchhoff. Calcula voltajes y corrientes y simplifica circuitos que contienen fuentes de voltaje

conectadas en serie y en paralelo.

20



Aprendizaje:

Teoremas de circuitos y conversiones


proyecto:

Conversiones de fuentes


Resultado de

aprendizaje:

Realizar conversiones entre fuentes de voltaje y fuentes de corriente.


o equipo):



Multímetro

Protoboard


Simulador de circuitos eléctricos

PRÁCTICA ED1: Conversiones de fuentes.

Objetivo general:

Convertir una fuente de voltaje a una fuente de corriente y viceversa y comprobar que aunque las

fuentes son equivalentes, las corrientes y voltajes en ellas pueden no ser los mismos. Verificar que las

fuentes son sólo equivalentes con respecto a los elementos conectados en forma externa a las

terminales.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los resistores y de la fuente se

encuentran indicados sobre el diagrama. Estos valores pueden ser modificados de acuerdo

a la disponibilidad de los valores comerciales que existan para su implementación práctica.

Para este caso, convierta la fuente de voltaje en una fuente de corriente y verifique que la

corriente IL a través de la carga, es la misma en cada fuente.


21

2. Arme el circuito mostrado en la figura 2. Los valores de los resistores y de la fuente se



Para este caso, convierta la fuente de corriente en una fuente de voltaje y verifique que el

voltaje VL en la carga es el mismo para cada fuente.

3. Calcule y mida los voltajes, corrientes y resistencias tanto para cada elemento como los

totales para ambos circuitos (original y equivalente).

4. Una vez obtenidos los circuitos equivalentes, realice una tabla para cada circuito en donde

anote los valores teóricos y medidos, calcule porcentajes de error.



Resistencia (Ω)

Voltaje teórico (volts)

Voltaje práctico (volts)

Corriente teórica

(Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

Voltaje y corriente

en la resistencia de carga.

%E


ED1: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de las conversiones entre fuentes de voltaje y fuentes

de corriente.

22



Aprendizaje:



proyecto:

Teorema de Superposición


Resultado de

aprendizaje:

Calcular corrientes, voltajes y resistencias aplicando el teorema de

superposición en circuitos eléctricos.


o equipo):



Multímetro

Protoboard

Fuentes de corriente directa

PRÁCTICA ED2: Teorema de Superposición.

Objetivo general:

Resolver un circuito eléctrico aplicando la metodología de solución del Teorema de Superposición y

comparar los resultados teóricos con los experimentales.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los resistores y de las fuentes de

voltaje se encuentran indicados sobre el diagrama. Estos valores pueden ser modificados de

acuerdo a la disponibilidad de los valores comerciales que existan para su implementación

práctica.


23

2. Siga los pasos que a continuación se mencionan para resolver analítica y experimentalmente

el circuito eléctrico propuesto.

Paso 1. Dejar una fuente de voltaje (o de corriente) a la vez en el circuito y reemplazar cada una de las

demás fuentes de voltaje (o de corriente) con su resistencia interna. Para fuentes ideales, un corto

representa resistencia interna de cero y una abertura representa resistencia interna infinita.

Paso 2. Determinar la corriente (o el voltaje) particular que se desea justo como si hubiera sólo una

fuente en el circuito.

Paso 3. Tomar la siguiente fuente que haya en el circuito y repetir los pasos 1 y 2. Hacer esto con cada

una de las fuentes.

Paso 4. Sumar algebraicamente las corrientes producidas por cada fuente individual para encontrar la

corriente real en una rama dada. (Si las corrientes están en la misma dirección, se suman. Si están en

direcciones opuestas, se restan y la dirección de la corriente resultante será la misma que la

presentada por la cantidad más grande de las cantidades originales.) Una vez determinada la

corriente, ya se puede calcular el voltaje mediante la ley de Ohm.

3. Calcule los valores teóricos de las caídas de tensión y corrientes en cada elemento del circuito

aplicando la metodología del Teorema de Superposición. También mida los voltajes y

corrientes en cada elemento.

4. Haga una tabla que contenga los valores teóricos (analíticos) y los valores experimentales

(tanto de voltaje, corriente y resistencia eléctrica), y calcule los porcentajes de error.



Resistencia (Ω) Voltaje teórico (volts)


Corriente teórica (Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

%E


ED2: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de la aplicación del Teorema de Superposición.

24



Aprendizaje:



proyecto:

Teorema de Thevenin


Resultado de

aprendizaje:


Thevenin en circuitos eléctricos.


o equipo):



Multímetro

Protoboard


PRÁCTICA ED3: Teorema de Thevenin.

Objetivo general:

Resolver un circuito eléctrico aplicando la metodología de solución del Teorema de Thevenin y

comparar los resultados teóricos con los experimentales.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los resistores y de la fuente de voltaje

se encuentran indicados sobre el diagrama. Estos valores pueden ser modificados de acuerdo


Figura 1. Circuito propuesto


25



Paso 1. Identifique y elimine la carga del circuito.

Paso 2. Marque las dos terminales resultantes. Aquí se marcarán con a y b, aunque se puede usar

cualquier notación.

Paso 3. Fije todas las fuentes en el circuito en cero. Las fuentes de voltaje se fijan en cero al

reemplazarlas con un cortocircuito (cero voltajes). Las fuentes de corriente se fijan en cero al

reemplazarlas con un circuito abierto (cero amperes).

Paso 4. Determine la resistencia equivalente de Thévenin, RTh, al calcular la resistencia “vista” entre

las terminales a y b. Puede ser necesario volver a dibujar el circuito para simplificar este paso.

Paso 5. Coloque las fuentes eliminadas en el Paso 3 y determine el voltaje a circuito abierto entre las

terminales. Si el circuito tiene más de una fuente, puede ser necesario usar el teorema de

Superposición. En ese caso será necesario determinar el voltaje a circuito abierto debido a cada

fuente y entonces determinar el efecto combinado. El voltaje a circuito abierto resultante será el valor

del voltaje de Thévenin ETh.

Paso 6. Dibuje el circuito equivalente de Thévenin usando la resistencia determinada en el paso 4 y el

voltaje calculado en el paso 5. Como parte del circuito resultante, incluya la porción de del circuito que

eliminó en el paso 1.

3. Calcule los valores teóricos de las caídas de tensión, corriente y resistencia en cada elemento

del circuito aplicando la metodología del teorema de Thévenin. También mida los voltajes,

corrientes y resistencia en cada elemento, para fines de comparación con los cálculos teóricos.

4. Haga una tabla que contenga los valores teóricos (analíticos) y los valores experimentales de

voltaje, corriente y resistencia eléctrica, además calcule los porcentajes de error.

26






Corriente práctica

(Amperes)

%E


ED3: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de la aplicación del teorema de Thevenin.

27



Aprendizaje:



proyecto:

Teorema de Norton


Resultado de

aprendizaje:

Calcular corrientes, voltajes y resistencias aplicando el teorema de Norton

en circuitos eléctricos.


o equipo):



Multímetro

Protoboard


PRÁCTICA ED4: Teorema de Norton.

Objetivo general:

Resolver un circuito eléctrico aplicando la metodología de solución del Teorema de Norton y comparar

los resultados teóricos con los experimentales.





Figura 1. Circuito propuesto para resolver por el Teorema de Norton.


28



Paso 1. Identifique y elimine la carga del circuito.

Paso 2. Marque las dos terminales resultantes. Aquí se marcarán como a y b, aunque se puede usar

cualquier notación.

Paso 3. Fije todas las fuentes en cero. Como antes, las fuentes de voltaje se fijan en cero al

reemplazarlas con un cortocircuito y las fuentes de corriente se fijan en cero al reemplazarlas con un

circuito abierto.

Paso 4. Determine la resistencia equivalente de Norton, RN, al calcular la resistencia vista entre las

terminales a y b. Puede ser necesario volver a dibujar el circuito para simplificar este paso.

Paso 5. Vuelva a colocar las fuentes que eliminó en el paso 3 y determine la corriente que ocurriría en

un corto si estuviera conectado entre las terminales a y b. Si el circuito original tiene más de una

fuente, puede ser necesario determinar la corriente de cortocircuito debida a cada fuente por

separado y entonces determinar el efecto combinado. La corriente de cortocircuito resultante será el

valor de la corriente de Norton IN.

Paso 6. Dibuje el circuito equivalente de Norton, use la resistencia determinada en el paso 4 y la

corriente que calculó en el paso 5. Como parte del circuito resultante incluya la porción de la red que

eliminó en el paso 1.


así como las resistencias equivalentes aplicando la metodología del teorema de Norton.

También obtenga las mediciones de voltaje, corriente y resistencia en cada elemento.


voltaje, corriente y resistencia eléctrica, también calcule los porcentajes de error.




Corriente práctica

(Amperes)

%E

29

IV. Agregue sus conclusiones u observaciones.

V. Incluya las referencias bibliográficas consultadas.


ED4: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de la aplicación del teorema de Norton.

30



Aprendizaje:



proyecto:

Teorema de Transferencia de Potencia Máxima


Resultado de

aprendizaje:


Transferencia de Potencia Máxima en circuitos eléctricos.


o equipo):


Potenciómetro


Multímetro

Protoboard


PRÁCTICA ED5: Teorema de Transferencia de Potencia Máxima.

Objetivo general:

Resolver un circuito eléctrico aplicando la metodología de solución del Teorema de Transferencia de

Potencia Máxima y comparar los resultados teóricos con los experimentales. Obtener el valor de la

carga máxima para la cual se tiene la máxima transferencia de potencia en un circuito eléctrico.






31

Figura 1. Circuito propuesto para resolver por el Teorema de Transferencia de Potencia Máxima.



1.- Dado un circuito puramente resistivo, se obtiene su equivalente de Norton o de Thevenin según se

quiera analizar.

2.-Una vez obtenido dicho circuito equivalente se procede a calcular las intensidades de corriente, así

como los voltajes en cada uno de los elementos resistivos de carga.

3.- Utilizando dichos valores se podrá calcular la potencia con cada elemento resistivo de carga con la

fórmula de P= I2R, comprobando que la máxima transferencia de potencia se obtendrá cuando el valor

de la carga se igual al valor de la resistencia entregada por la fuente.

4.- Por último se graficará la potencia de cada elemento observando y analizando el comportamiento

de la misma.


para cada valor de resistencia de carga propuesto, aplicando la metodología del teorema de

Transferencia de Potencia Máxima. También obtenga las mediciones de voltaje, corriente y

resistencia en cada elemento así como la potencia eléctrica.

32


voltaje, corriente, resistencia eléctrica y potencia, también calcule los porcentajes de error.

5. Realice las gráficas de voltaje vs resistencia de carga, corriente vs resistencia de carga,

potencia vs resistencia de carga.



Resistencia (Ω)



Corriente teórica

(Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

Potencia teórica (Watts)

Potencia práctica (Watts)

%E


ED5: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de la aplicación del Teorema de Transferencia de

Potencia Máxima.

33



Aprendizaje:



proyecto:

Conversiones a Y y Y a


Resultado de

aprendizaje:

Convertir circuitos en configuración Y a y a Y en circuitos eléctricos.


o equipo):


Potenciómetro


Multímetro

Protoboard


PRÁCTICA ED6: Conversiones a Y y Y a .

Objetivo general:

Aplicar la metodología de conversión de circuitos a Y y Y a .


Resolver un circuito puente de Wheatstone.

Convertir una “” del circuito puente de Wheatstone a una forma equivalente “Y”.

Aplicar las relaciones matemáticas que permiten hacer las conversiones a Y.

Calcular y medir los voltajes y corrientes en cada uno de los elementos de los circuitos original y

equivalente. Comparar los resultados teóricos con los experimentales.






34

Figura 1. Circuito propuesto para resolver por conversión a Y.



1.- Dado que se tiene un circuito puente de Wheatstone, convierta cualquiera de las dos que los

conforman a un circuito equivalente Y. Utilice las relaciones matemáticas correspondientes para su

conversión.

2.-Una vez obtenido el circuito equivalente, proceda a armarlo con los nuevos valores calculados para

las resistencias.

3.- Calcule y mida los voltajes, corrientes y resistencias tanto para cada elemento como los totales

para ambos circuitos (original y equivalente).

4. Realice una tabla para cada circuito en donde anote los valores teóricos y medidos, calcule

porcentajes de error.



Resistencia (Ω)



Corriente teórica

(Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

Potencia teórica (Watts)

Potencia práctica (Watts)

%E


ED6: Realiza circuitos eléctricos demostrativos de las conversiones a Y y Y a .

35



Aprendizaje:


Nombre del reporte:















o equipo):

Papel para escribir

Lápiz, bolígrafo





que incluya:










36





observaciones.



EP1-EP6: Analiza y describe el comportamiento de la corriente, el voltaje y resistencia en circuitos

resistivos conectados en serie, paralelo y serie-paralelo usando los Teoremas de circuitos y

conversiones.

37



Aprendizaje:





Resultado de

aprendizaje:












o equipo):

Papel para escribir




Resuelva cada uno de los problemas planteados, en su caso dibuje los circuitos equivalentes y

muestre claramente el procedimiento y los resultados de la solución.

1. Conversión entre fuentes. Convierta la fuente de voltaje mostrada en el circuito a una fuente

de corriente equivalente.


V1100 V

I12.12 A

R1

47Ω

R247Ω

38

V110 V I1

100mA

R1

220Ω

R2100Ω

V2100 V J1

Key = A

R3

220Ω

R4100Ω

2. Teorema de Superposición. Determine el valor de la corriente en R2.

3. Teorema de Thevenin. Obtenga el valor de la corriente en la resistencia de carga cuando RL= 0,

2K y 5k.

4. Teorema de Norton. Obtenga el circuito equivalente de Norton del circuito mostrado.

5. Transferencia de Potencia Máxima. Del circuito mostrado, obtenga el valor de la carga para la

cual se tiene la máxima transferencia de potencia, obtenga las gráficas de voltaje vs

resistencia de carga, corriente vs resistencia de carga, potencia vs resistencia de carga.

I15mA

V15 V

R1

6kΩ

R22kΩ

RL

5kΩ

Key=A 50%

V15 V

R1

47Ω

R247Ω

R3

100Ω

R4100Ω

39

6. Conversión a Y. Convierta el circuito a un circuito Y.

7. Conversión Y a . Convierta el circuito Y a un circuito .


EP7: Determina voltajes, corrientes y resistencias de circuitos eléctricos aplicando los diversos

Teoremas de Análisis de Circuitos Eléctricos y conversiones.

V180 V

R1

12Ω

RL10Ω

RA220Ω

RB

560Ω

RC100Ω

R4

25Ω

R5

63.6Ω

R6140Ω

RA9.15kΩ

RC

3.59kΩ

RB20.1kΩ

R4

1kΩ

R5

2.2kΩ

R65.6kΩ

40



Aprendizaje:

Análisis de ramas, lazos y nodos.


proyecto:

Análisis de corriente de rama.


Resultado de

aprendizaje:

Calcular corrientes en circuitos eléctricos aplicando el Método de corriente

en ramas.


o equipo):



Multímetro

Protoboard



PRÁCTICA ED1: Análisis de corriente de rama.

Objetivo general:

Aplicar la metodología de análisis de corriente de rama a un circuito eléctrico propuesto, con el fin de

determinar las corrientes en cada una de sus ramas.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los resistores y de las fuentes se

encuentran indicados sobre el diagrama. Estos valores pueden ser modificados de acuerdo a

la disponibilidad de los valores comerciales que existan para su implementación práctica.

Figura 1. Circuito propuesto para determinar las corrientes por el método de análisis en ramas.


41



1. Asigne de manera arbitraria las direcciones de corriente a cada rama en el circuito. Si una

rama en particular tiene una fuente de corriente, entonces este paso no es necesario ya

que se conoce la magnitud y dirección de la corriente en esa rama.

2. Use las corrientes asignadas para marcar las polaridades de las caídas de voltaje en todos

los resistores del circuito.

3. Aplique la ley de voltaje de Kirchhoff alrededor de cada lazo cerrado. Plantee las

ecuaciones necesarias para incluir todas las ramas en las ecuaciones de lazo. Si una rama

tiene sólo una fuente de corriente y ninguna resistencia en serie, no es necesario incluirla

en las ecuaciones de la LVK.

4. Aplique la ley de corriente de Kirchhoff en los nodos necesarios para asegurar que todas

las corrientes de rama se hayan incluido. En caso de que una rama tenga sólo una fuente

de corriente, será necesario incluirla en este paso.

5. Resuelva las ecuaciones lineales simultáneas.

3. Calcule y mida los voltajes, corrientes y resistencias para cada elemento. Compare los

resultados analíticos con los simulados.

4. Realice una tabla para cada circuito en donde anote los valores teóricos y medidos, calcule

porcentajes de error.



Resistencia (Ω)



Corriente teórica

(Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

%E


ED1: Realiza circuitos demostrativos de la aplicación del método de corriente en ramas.

42



Aprendizaje:



proyecto:

Análisis de lazos.


Resultado de

aprendizaje:


de lazo.


o equipo):



Multímetro

Protoboard



PRÁCTICA ED2: Análisis de corriente de lazos.

Objetivo general:

Aplicar la metodología de análisis de corriente de lazos a un circuito eléctrico propuesto, con el fin de

determinar las corrientes en cada uno de sus elementos.






43

Figura 1. Circuito propuesto para determinar las corrientes por el método de análisis de lazos.

2. Siga los pasos que a continuación se mencionan para resolver analítica y

experimentalmente el circuito eléctrico propuesto.

1. Se asigna de manera arbitraria una corriente en el sentido en que se mueven las

manecillas del reloj en cada lazo cerrado en el circuito. Aunque la corriente asignada

puede tener cualquier dirección, se usa la dirección en la que avanzan las manecillas

del reloj para hacer el trabajo posterior más simple.

2. Se usan las corrientes de lazo asignadas para indicar las polaridades de voltaje en

todos los resistores del circuito. Para un resistor que es común a dos lazos, la

polaridad de la caída de voltaje debida a cada corriente de lazo debe estar indicada en

el lado apropiado del componente.

3. Al aplicar la ley de voltaje de Kirchhoff se plantean las ecuaciones de lazo en cada lazo

del circuito. Recuerde que los resistores que son comunes a dos lazos tienen dos

caídas de voltaje debidas a cada lazo.

4. Se resuelven las ecuaciones lineales simultáneas.

5. Las corrientes de rama se determinan combinando de manera algebraica las corrientes

de lazo que son comunes a la rama.


resultados analíticos con los simulados.

7. Realice una tabla para cada circuito en donde anote los valores teóricos y los medidos

con el multímetro, calcule porcentajes de error.

44

Tabla 1.



Resistencia (Ω)



Corriente teórica

(Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

%E


ED2: Realiza circuitos demostrativos de la aplicación del método de corriente de lazos.

45



Aprendizaje:



proyecto:

Análisis de nodos.


Resultado de

aprendizaje:

Calcular voltajes en circuitos eléctricos aplicando el Método de voltaje en

nodos.


o equipo):



Multímetro

Protoboard



PRÁCTICA ED3: Análisis de voltaje en nodos.

Objetivo general:

Aplicar la metodología de análisis de voltaje en nodos a un circuito eléctrico propuesto, con el fin de

determinar los voltajes en cada uno de sus elementos.






46

Figura 1. Circuito propuesto para determinar las corrientes por el método de análisis de lazos.

2. Siga los pasos que a continuación se mencionan para resolver analítica y

experimentalmente el circuito eléctrico propuesto.

1. Asigne de manera arbitraria un nodo de referencia dentro del circuito e indíquelo como

tierra. El nodo de referencia, por lo general, se ubica en la parte inferior del circuito,

aunque puede estar localizado en cualquier lugar.

2. Convierta cada fuente de voltaje en la red en su fuente de corriente equivalente. Este

paso, aunque no es absolutamente necesario, hace los cálculos posteriores más

fáciles de entender.

3. Asigne de manera arbitraria los voltajes (V1, V2,…,Vn) a los restantes nodos en el

circuito. (Recuerde que ya se ha asignado un nodo de referencia, de manera que esos

voltajes estarán en relación con la referencia seleccionada.)

4. Asigne de manera arbitraria una dirección de corriente a cada rama en la cual no haya

fuente de corriente. Use las direcciones de corriente asignadas para indicar las

correspondientes polaridades de las caídas de voltaje en todos los resistores.

5. Con excepción del nodo de referencia (tierra), aplique la ley de corriente de Kirchhoff en

cada uno de los nodos. Si un circuito tiene un total de n+1 nodos (incluido el nodo de

referencia), habrá n ecuaciones lineales simultáneas.

6. Vuelva a escribir cada una de las corrientes asignadas de manera arbitraria en

términos de la diferencia de potencial en una resistencia conocida.

7. Resuelva las ecuaciones lineales simultáneas resultantes para los voltajes (V1, V2,…,Vn)


resultados analíticos con los simulados y los prácticos.

47

4. Realice una tabla para cada circuito en donde anote los valores teóricos y los medidos con

el multímetro, calcule los porcentajes de error.



Resistencia (Ω)



Corriente teórica

(Amperes)

Corriente práctica

(Amperes)

%E


ED3: Realiza circuitos demostrativos de la aplicación del método de voltaje en nodos.

48



Aprendizaje:


Nombre del reporte:




Calcular corrientes en circuitos eléctricos aplicando el Método de

corriente en ramas.

Calcular corrientes en circuitos eléctricos aplicando el Método de

corriente de lazo.


nodos.


o equipo):

Papel para escribir

Lápiz, bolígrafo





que incluya:













observaciones.



49


EP1-EP3: Analiza y describe el comportamiento de la corriente, el voltaje y resistencia en circuitos

resistivos conectados en serie, paralelo y serie-paralelo usando el método de corriente en ramas,

corriente en lazos y voltaje en nodos.

50



Aprendizaje:





Resultado de

aprendizaje:


en ramas.


de lazo.


nodos.


o equipo):

Papel para escribir



Simulador de circuitos eléctricos.




1. Por el método de análisis de corriente de rama, determine la corriente en cada rama en el

circuito de la figura.

2. Por el método de análisis de corriente de rama, encuentre la corriente en cada rama del

circuito mostrado en la figura. Determine el voltaje Vab.


51

3. Usando el método de análisis de lazos, encuentre la corriente en cada rama para el circuito

mostrado en la figura.

4. Por el método de análisis de lazos, encuentre la corriente a través de R1 para el circuito

mostrado.

5. Por el método de análisis de lazos, encuentre las corrientes a través de R2 y R3 del circuito

mostrado.

52

6. Por el método de análisis de nodos calcule el voltaje Vab.

7. Usando el método de análisis de nodos determine los voltajes de nodo del circuito mostrado en

la figura.


EP4: Calcula la corriente, voltaje y resistencia eléctrica, aplicando los métodos de análisis en ramas,

lazos y nodos.

53



Aprendizaje:

Capacitancia.


proyecto:

Capacitancia.


Resultado de

aprendizaje:

Realizar diferentes configuraciones de circuitos prácticos puramente

capacitivos, así como obtener las mediciones de corriente, voltaje y

capacitancia.


o equipo):

Capacitores de diferentes valores


Multímetro

Protoboard



PRÁCTICA ED1: Capacitancia.

Objetivo general:

Resolver un circuito capacitivo serie-paralelo, calcular los voltajes en cada elemento y la capacitancia

total.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los capacitores y de la fuente serán los

indicados por el profesor. Estos valores pueden ser modificados de acuerdo a la disponibilidad

de los valores comerciales que existan para su implementación práctica.


54

Figura 1. Circuito puramente capacitivo.

2. Calcule y mida los voltajes, cargas y capacitancias para cada elemento así como los totales

para el circuito.

3. Realice una tabla para el circuito en donde anote los valores teóricos y los valores medidos,

calcule porcentajes de error.



Capacitores (F)



Carga teórica

(Coulombs)

Carga práctica

(Coulombs)

Capacitancia teórica.

Capacitancia práctica

%E


ED1: Realiza circuitos demostrativos del comportamiento de la corriente, voltaje y potencia en

circuitos puramente capacitivos.

55



Aprendizaje:

Capacitancia


proyecto:

Circuito RC


Resultado de

aprendizaje:

Realizar circuitos eléctricos prácticos RC.


o equipo):

Multímetro

Un capacitor electrolítico de 1000 µF

Una resistencia de 10 kΩ


Protoboard

Referencias bibliográficas básicas y complementarias

PRÁCTICA ED2: Circuito RC.

OBJETIVO:

Observar el comportamiento de carga y descarga de un capacitor electrolítico en un circuito RC.

I. DESARROLLO EXPERIMENTAL.

1. Calcula la constante de tiempo t y los voltajes teóricos de carga y descarga del capacitor para t,

2t, 3t, 4t y 5t, con las siguientes fórmulas:

Donde: t constante de tiempo de carga o descarga en segundos R Valor de la resistencia en ohms C valor del capacitor en farads V voltaje de carga o descarga en volts E voltaje proporcionado por la fuente en volts


56

2. Registrar en las tablas 1 y 2 los valores de t y V obtenidos.

EXPERIMENTO 1. CARGA DEL CAPACITOR.

1. Obtener 10 volts de la fuente de poder (medidos con el multímetro en la función de vóltmetro).

2. Conectar la resistencia en serie con el capacitor y alimentar con 10 V de acuerdo con la figura

1 (tener cuidado con la polaridad del capacitor; la muesca o hendidura indica su lado positivo).

La fuente deberá estar apagada.

Figura 1. Circuito capacitivo.

3. Conectar el multímetro en su función de voltímetro en paralelo con el capacitor.

4. Encender la fuente y tomar las lecturas de voltaje cada 10 seg hasta 50 seg y registrar los

valores en la tabla 1 de carga del capacitor (el conteo del tiempo inicia cuando se enciende la

fuente).

Tabla 1.

Carga del capacitor

t (seg) Vteo (volts) Vexp (volts) %E

57

EXPERIMENTO 2. DESCARGA DEL CAPACITOR.

1. Cuando el capacitor se encuentra totalmente cargado (la aguja del voltímetro ya no se mueve),

cortocircuitar el capacitor para proporcionarle una trayectoria de descarga de acuerdo a la

figura 2 (desconectar el cable positivo del borne de la fuente y conectarlo al negativo del

capacitor).

2. Tomar las lecturas de voltaje de cada 10 seg. hasta 50 seg y registrar los valores en la tabla 2

de descarga del capacitor (el conteo del tiempo inicia cuando se ha cortocircuitado).

3. Con los valores de V y t obtenidos graficar las curvas teóricas y prácticas de carga y descarga

del capacitor y calcular el % E respectivo.

Tabla 2.

Descarga del capacitor

t (seg) Vteo (volts) Vexp (volts) %E

CUESTIONARIO

1. El dispositivo eléctrico que almacena energía por medio de un campo electrostático es:

a) El toma corriente

b) La pila

c) La fuente de poder

d) El capacitor

58

2. Los factores que determinan la capacitancia de un capacitor son:

a) El área de las placas, la distancia entre éstas y el voltaje

b) El área de las placas, la distancia entre éstas y el dieléctrico

c) El área de las placas, la distancia entre éstas y la corriente

d) El área de las placas, la distancia entre éstas, el dieléctrico y el voltaje

3. La función de la resistencia en un circuito RC es:

a) Aumentar la constante capacitiva de tiempo (t)

b) Disminuir la constante capacitiva de tiempo (t)

c) No tiene ninguna función

d) Proteger al capacitor del voltaje

4. El porcentaje que el capacitor se carga o descarga cada constante de tiempo es:

a) 53.2% de la carga total

b) 62.3% de la carga total

c) 36.8% de la carga total

d) 63.2% de la carga total

5. La fórmula para calcular los voltajes de carga de un capacitor es:

a)

b)

c)

d)

II. Una vez concluida la metodología experimental, realice un reporte completo que incluya desde

el nombre de la práctica, los objetivos, material y equipo, consideraciones teóricas, el

desarrollo experimental que incluya los números de tabla de acuerdo al número de la práctica,

los números de imágenes o figuras así como la descripción de las mismas, observaciones,

conclusiones y referencias.


ED2: Realiza circuitos demostrativos del comportamiento de circuitos eléctricos RC.

59



Aprendizaje:

Capacitancia

Nombre del reporte:




Aplicar las ecuaciones de carga y descarga del capacitor.



capacitancia.



o equipo):

Papel para escribir

Lápiz, bolígrafo





que incluya:













observaciones.


60



EP1: Analiza y describe el comportamiento de la corriente, el voltaje y la potencia en circuitos

capacitivos conectados en serie, paralelo y serie-paralelo.

EP2: Analiza y describe el comportamiento de circuitos eléctricos RC.

61



Aprendizaje:

Capacitancia


Capacitancia


Resultado de

aprendizaje:

Aplicar las ecuaciones de carga y descarga del capacitor.



capacitancia.



o equipo):

Papel para escribir



Simulador de circuitos eléctricos.




1. Si el interruptor se cierra en t=0s encuentre el valor de la corriente en t =10s cerrado el

interruptor.


62

2. Dado el siguiente circuito capacitivo, calcule los voltajes, carga y capacitancia.

Valores de los capacitores: C1=0.47mF, C2=2.2mF, C3=1mF, C4= 0.47mF,C5=2.2mF, C6=1mF, C7=0.47mF, C8=2.2mF,

C9=1mF, C10=0.47mF, C11=2.2mF,C12=1mF, C13=0.47mF, C14=2.2mF, C15=1mF, C16=2.2mF, C17=1mF,

C18=0.47mF,C19=2.2mF,C20= 0.1mF, C21=0.47mF, C22=1mF.

3. El siguiente circuito existe un capacitor de 2.5F y una resistencia de 0.5MΩ antes de cerrar el

interruptor la caída de potencial dentro del condensador es de 12V el interruptor se cierra

¿para qué tiempo el voltaje a través del condensador es de 24V?

63

4. Encontrar la capacitancia total y las cargas y voltajes en cada elemento


EP3: Calcula la corriente y voltaje de circuitos capacitivos y circuitos RC aplicando las ecuaciones de

carga y descarga del capacitor.

64



Aprendizaje:

Inductancia


proyecto:

Medición de inductancia


Resultado de

aprendizaje:

Realizar circuitos eléctricos puramente inductivos en configuraciones

serie, paralelo, serie-paralelo.


o equipo):

Inductores de diferentes valores


Medidor LCR

Protoboard


PRÁCTICA ED1: Inductancia.

Objetivo general:

Resolver un circuito inductivo serie-paralelo, medir la inductancia en cada elemento y la inductancia

total.


1. Arme el circuito mostrado en la figura 1. Los valores de los inductores se muestran en la figura.

Estos valores pueden ser modificados de acuerdo a la disponibilidad de los valores

comerciales que existan para su implementación práctica.


65

Figura 1. Circuito puramente inductivo

2. Mida las inductancias de cada elemento y calcule de forma teórica y práctica las inductancias

totales equivalentes.

3. Realice una tabla para el circuito en donde anote los valores teóricos y los valores medidos,

calcule porcentajes de error.



Inductancia (H)

inductancia teórica (H)

Inductancia práctica (H)

Inductancia total

teórica (H)

Inductancia total

práctica (H)

%E


ED1: Realiza circuitos eléctricos inductivos conectados en serie, paralelo y serie-paralelo.

66



Aprendizaje:

Inductancia

Nombre del reporte:

De acuerdo a la Evidencia ED1






o equipo):

Papel para escribir

Lápiz, bolígrafo




Una vez concluida la metodología experimental de las prácticas ED1 realice un reporte completo que

incluya:













observaciones.



EP1: Analiza y describe la medición de inductancias en circuitos puramente inductivos.


67



Aprendizaje:

Inductancia


Inductancia


Resultado de

aprendizaje:



Calcular corrientes, voltajes e inductancias de circuitos eléctricos

puramente inductivos.


o equipo):

Papel para escribir






1. Para el circuito mostrado, determine la inductancia Lx. Si LT= 2.25H


68

2. Determine LT para el circuito mostrado.

3. Para el circuito mostrado determine los valores de L3 y L4, si la inductancia total LT= 6 H.

4. Para los inductores en paralelo, el mismo voltaje aparece en cada uno. Entonces,

, , etcétera. Aplique la LCK y demuestre que


EP2: Calcula voltajes, corrientes e inductancias en circuitos inductivos.

69

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA METROPOLITANA DE HIDALGO

DATOS GENERALES DEL PROCESO DE EVALUACIÓN Nombre del alumno: Matricula: Firma del alumno:

Producto: Nombre del tema presentado: Fecha:

Asignatura:

Periodo cuatrimestral:

Nombre del profesor:

Firma del profesor:

INSTRUCCIONES Revisar los documentos o actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia a evaluar se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” indique los comentarios que pudieran mejorar el reactivo evaluado.

Valor del

reactivo

Característica a cumplir (reactivo)

CUMPLE

OBSERVACIONES SI NO

10% Puntualidad para iniciar y concluir la exposición en los tiempos indicados. 10% Esquema de diapositiva. Colores y tamaño de letra apropiada. Sin saturar las

diapositivas de texto, incluir figuras o imágenes, tablas, diagramas, etc.

5% Portada. Nombre de la escuela (logotipo), Carrera, Asignatura, Profesor,

Alumnos, Matricula, Grupo, Lugar y fecha de entrega.

10% Ortografía (cero errores ortográficos) 10% Exposición.

Utiliza las diapositivas como apoyo, no lectura total.

10% a. Desarrollo del tema fundamentado y con una secuencia

estructurada.

5% b. Organización de los integrantes del equipo.

5% c. Expresión no verbal (gestos, miradas y lenguaje corporal). Motiva el

interés de los oyentes.

25% Preparación de la exposición. Dominio del tema. Habla con seguridad. Proporciona información actualizada. Genera preguntas interesantes hacia los oyentes y es capaz de responder de manera clara y fundamentada las preguntas hechas por sus compañeros.

5% Presentación y arreglo personal 5% Presenta referencias bibliográficas y otras fuentes de información.

100%

CALIFICACIÓN

INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN

Guía de observación para exposición

70



Producto: Nombre de la práctica: Fecha:

Asignatura:



Firma del profesor:

INSTRUCCIONES Revisar los documentos o actividades que se solicitan y marque en los apartados “SI” cuando la evidencia a evaluar se cumple; en caso contrario marque “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” indique los comentarios que pudieran mejorar el reactivo evaluado. Valor del

reactivo

Característica a cumplir (reactivo)

CUMPLE

OBSERVACIONES SI NO

5% Puntualidad. Para iniciar y concluir la práctica, lee anticipadamente el formato de práctica que incluye las instrucciones para desarrollarla.

20% Materiales y dispositivos. Presenta lo solicitado para realizar su práctica.

25% Ensambles, conexiones. Realiza el montaje de los elementos físicos para realizar la función planteada en el objetivo de la práctica.

20% Mediciones. Realiza cálculos analíticos y experimentales, hace

comparación entre ambos y obtiene porcentajes de error.

10% Metodología. Realiza de manera estructurada y fundamentada

el desarrollo de la práctica, aplica experiencias pasadas y aplica

nuevos procedimientos.

5% Seguridad. Toma las medidas de seguridad indicadas para evitar un evento no deseado, toma decisiones en caso de observar algo fuera de lo común.

5% Equipo. Hace uso adecuado de las instalaciones y equipo para desarrollar la experimentación.

5% Trabajo en equipo. Interactúa y se integra con sus compañeros para resolver los problemas planteados en la práctica.

5% Conclusiones. Es capaz de emitir sus observaciones objetivas y conclusiones con relación al desarrollo de la práctica.

100%

CALIFICACIÓN

INSTRUMENTO DE EVALUACIÓN

Guía de observación para práctica

71



Producto: Nombre del proyecto: Fecha:

Asignatura:

Periodo cuatrimestral


Firma del profesor:

INSTRUCCIONES Revisar las actividades que se solicitan y marcar en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marcar “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” anotar indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuáles son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario. Valor

%

Tema

CUMPLE

OBSERVACIONES SI NO

20 Presentación. El trabajo cumple con los requisitos de:

a. Funciona el prototipo

5% d. Organización de los integrantes del equipo.

5 b. Muestra ingenio en el diseño de la

presentación física, es estético.

5 c. Grado de dificultad del sistema diseñado.

5 d. Hace uso de elementos mecánicos,

eléctricos, electrónicos avanzados acordes a

la función que se quiere demostrar.

5 Introducción y Objetivo. Introduce los aspectos relevantes de su prototipo y hace referencia a sistemas similares diseñados por otros autores, señala ventajas y desventajas de su trabajo. Indica claramente el objetivo de su proyecto.

5 Sustento Teórico. Hace uso de la literatura que detalla el principio de operación y aspectos teóricos del sistema en estudio, la existencia de otros sistemas similares. El análisis de esta información es la justificación del desarrollo de su prototipo.

INSTRUMENTOS DE EVALUACIÓN

Lista de cotejo

Proyecto (prototipo)

72

30 Desarrollo. Sigue una metodología y sustenta todos los pasos seguidos, aplica los conocimientos obtenidos, es analítico en los procedimientos, menciona los materiales usados, los experimentos, simulaciones, imágenes, diagramas y tablas de resultados.

10 Resultados. Cumplió totalmente con el objetivo esperado, es capaz de interpretar los resultados obtenidos y demostrar las mejoras de su sistema. Genera una memoria de cálculo.

5 Conclusiones. Las conclusiones son claras, fundamentadas y acordes con el objetivo esperado. Señala las observaciones e impresiones obtenidas durante el desarrollo del proyecto.

5 Responsabilidad. Entregó el proyecto en la fecha y hora señalada.

100%

Calificación

73



Producto: Nombre del reporte: Fecha:

Asignatura:

Periodo cuatrimestral


Firma del profesor:

INSTRUCCIONES Revisar las actividades que se solicitan y marcar en los apartados “SI” cuando la evidencia se cumple; en caso contrario marcar “NO”. En la columna “OBSERVACIONES” anotar indicaciones que puedan ayudar al alumno a saber cuáles son las condiciones no cumplidas, si fuese necesario. Valor

%

Tema

CUMPLE

OBSERVACIONES SI NO

8 No tiene faltas de ortografía

6 Buena presentación y mismo formato en su contenido

2 Misma Calidad de hoja e impresión

4 Usa el lenguaje técnico apropiado

10 Introducción y Objetivo. La introducción y el objetivo dan una idea clara del contenido del trabajo, motivando al lector a continuar con su lectura y revisión.

10 Sustento Teórico. Presenta un panorama general del tema a desarrollar y lo sustenta con referencias bibliográficas y cita correctamente a los autores.

30 Desarrollo. Sigue una metodología y sustenta todos los pasos que se realizaron al aplicar los conocimientos obtenidos, es analítico en los procedimientos, integra imágenes, diagramas y tablas de resultados.

15 Resultados. Cumplió totalmente con el objetivo esperado, sabe interpretar los resultados obtenidos.

10 Conclusiones. Las conclusiones son claras, fundamentadas y acordes con el objetivo esperado.

5 Responsabilidad. Entregó el reporte en la fecha y hora señalada.

100%

Calificación


Lista de cotejo

Reporte de práctica de laboratorio

74

Nota: el trabajo debe ser entregado el día y la hora señalada de lo contrario no se tomará en cuenta.

Aspecto a

evaluar

Competente

10

Independiente

9

Básico avanzado

8

Básico umbral

7

Insuficiente

0

Claridad y

profundidad en las

respuestas

(10 puntos)

Responde con claridad las preguntas planteadas. Estructura adecuadamente las ideas para responder las preguntas. Es cuidadoso con la ortografía. Hace uso de información bibliográfica entre otras referencias como apoyo. Fundamenta las respuestas en aspectos teóricos y prácticos. No se limita en la explicación de las respuestas, hace uso de ejemplos, casos, diagramas, etc.

Responde con claridad la mayoría de las preguntas planteadas. Estructura adecuadamente las ideas para responder las preguntas. Es cuidadoso con la ortografía. Hace uso de información bibliográfica entre otras referencias como apoyo. Fundamenta las respuestas en aspectos teóricos y prácticos.

Responde con claridad las preguntas planteadas. Estructura adecuadamente las ideas para responder las preguntas. Es cuidadoso con la ortografía. Hace uso de información bibliográfica entre otras referencias como apoyo.

Responde con claridad las preguntas planteadas. Estructura adecuadamente las ideas para responder las preguntas. Es cuidadoso con la ortografía.

No presenta claridad en las respuestas dadas. Presenta considerable número de faltas de ortografía. Redacción pobre.

No fundamenta sus respuestas en aspectos teóricos o prácticos.


Rúbrica para evaluar el cuestionario



Producto: Nombre del trabajo: Fecha:

Asignatura:



Firma del profesor:

75


Aspecto a

evaluar

Competente

10

Independiente

9

Básico avanzado

8

Básico umbral

7

Insuficiente

0

Desarrollo (5 puntos)

Es capaz de aplicar los conceptos y teoría necesarios para la solución de problemas. Aplica la metodología correcta para la solución de los problemas. Aplica el método analítico más conveniente para la solución de los problemas. Interpreta adecuadamente las variables de cada problema. Es cuidadoso con el manejo de las unidades de medida. Usa la bibliografía y apuntes para resolver los problemas.

Aplica los conceptos y teoría necesarios para la solución. Interpreta adecuadamente las variables del problema. Aplica la metodología correcta para la solución. Cuida el manejo de las unidades de medida.

Aplica los conceptos y teoría necesarios para la solución. Interpreta adecuadamente las variables del problema. Aplica la metodología correcta para la solución.

Interpreta adecuadamente las variables del problema. Muestra una metodología para la solución del problema.

No es capaz de aplicar los conceptos y teoría necesarios para la solución de los problemas. No aplica la metodología correcta para la solución. No identifica los posibles métodos analíticos de solución. No puede interpretar adecuadamente las variables del problema. No tiene cuidado con el manejo de unidades de


Rúbrica para evaluar el problemario




Asignatura:



Firma del profesor:

76

medida.

Resultados (3 puntos)

Interpreta adecuadamente los

resultados, el comportamiento, el

modelo matemático usado para la

solución de los problemas,

fundamenta su explicación en

antecedentes teóricos y prácticos.

Interpreta adecuadamente los resultados, aplica adecuadamente el modelo matemático para la solución de los problemas.

Muestra resultados, usa adecuadamente los modelos matemáticos para la solución de los problemas.

Muestra los resultados, es confuso el uso de los modelos matemáticos para la solución de los problemas.

No interpreta adecuadamente los resultados, no fundamenta su explicación, no busca antecedentes teóricos ni prácticos.

Forma

(2 puntos)

Elementos a considerar: Identifica variables de entrada (datos) Identifica variables de salida (incógnitas). Plantea adecuadamente el problema mediante diagramas de cuerpo libre, esquemas, diagramas de bloques, circuitos, representaciones abstractas, etc. Muestra detalladamente los procedimientos. Muestra los resultados. Es limpio y ordenado.

Identifica adecuadamente los datos y las incógnitas. Plantea adecuadamente el problema. Detalla los procedimientos. Es limpio.

Identifica claramente las variables del problema. No es muy claro en el planteamiento de los procedimientos. Es limpio.

No es muy claro en el planteamiento del problema.

No cumple con ninguno de los elementos a considerar en la forma o estructura de solución del problemario.

77


Aspecto a evaluar Competente

10

Independiente

9

Básico avanzado

8

Básico umbral

7

Insuficiente

0

Análisis y síntesis de la

información

(5 puntos)

Establece de manera sintetizada las ideas centrales del texto original y las relaciones existentes entre sus contenidos. Es capaz de establecer sus propias conclusiones a partir del análisis de información consultada en diferentes fuentes.

Muestra los puntos elementales del texto original de forma sintetizada. Incluye conclusiones objetivas.

Indica parcialmente los conceptos elementales del texto original. Mantiene claras las ideas del tema en cuestión.

Muestra algunas ideas referentes al tema, pero no las ideas centrales.

El resumen no plantea las ideas principales; no recupera el contenido del texto original.


Rúbrica para evaluar resumen




Asignatura:



Firma del profesor:

78

Organización de la información

(3 puntos)

Presenta las ideas principales

del texto, agrupa los conceptos

y los jerarquiza de lo general a

lo específico apropiadamente y

logra un orden al presentar sus

ideas.

Presenta el concepto principal, agrupa los conceptos y los jerarquiza de lo general a lo especifico; no logra articular un orden entre los contenidos.

Presenta el concepto principal, pero no agrupa los conceptos ni los jerarquiza de lo general a lo específico, no logra articular un orden entre los contenidos.

Presenta los conceptos, pero no identifica el concepto principal, no agrupa los conceptos ni los jerarquiza de lo general a lo específico, no logra articular un orden entre los contenidos.

El resumen no presenta el concepto principal, no identifica el concepto principal, no agrupa los conceptos ni los jerarquiza de lo general a lo específico, no logra articular un orden entre los contenidos.

Forma

(2 puntos)

Elementos a considerar: 1. Tema

2. Objetivo

3. Desarrollo del tema

4. Ortografía

5. Referencias

bibliográficas

Cumple con la estructura de los cinco elementos requeridos.

Cumple con cuatro de

los elementos

requeridos.

Cumple con tres de los elementos requeridos.

No reúne los criterios mínimos para elaborar un resumen.

79

GLOSARIO

B

Bobina. Término comúnmente usado para denotar los inductores o los devanados en los

transformadores.

C

Capacitancia. Medida de la capacidad de almacenamiento de carga, por ejemplo, de un capacitor.

Un circuito con capacitancia se opone a un cambio en el voltaje. La unidad es el farad (F).

Capacitor. Dispositivo que almacena carga eléctricas en “placas” conductivas separadas por un

material aislante llamado dieléctrico.

Carga. (1) Dispositivo que está siendo manejado por un circuito. Por ello, el foco en una linterna es la

carga. (2) La corriente demandada por la carga.

Carga. (1) Propiedad eléctrica de electrones y protones que causa una fuerza que exista entre ellos.

Los electrones están cargados negativamente, mientras que los protones están cargados

positivamente. La carga es denotada por Q y se define por la ley de Coulomb. (2) Exceso de

deficiencia de electrones en un cuerpo. (3) Almacenar carga eléctrica como al cargar un capacitor o

una batería.

Circuito. Sistema de componentes interconectados como los resistores, capacitores, inductores,

fuentes de voltaje, etcétera.

Circuito abierto. Circuito discontinuo, por lo tanto un circuito que no provee una trayectoria completa

para la corriente.

Circuito en serie. Un lazo cerrado de elementos donde dos elementos no tienen más de una terminal

en común. En un circuito en serie hay solo una trayectoria de corriente y todos los elementos en

serie tienen la misma corriente.

Constante de tiempo (). Una medida de cuánto dura un transitorio. Por ejemplo, durante la carga, el

voltaje en el capacitor cambia al 63.2% en una constante de tiempo y para fines prácticos, se carga

totalmente en cinco constantes de tiempo. Para un circuito RC =RC segundos y para un circuito RL

=L/R segundos.

Corriente de rama. Corriente a través de la rama de un circuito.

Cortocircuito. Un cortocircuito ocurre cuando dos terminales de un elemento o rama están

conectados juntos mediante un conductor de baja resistencia. Cuando ocurre un cortocircuito,

corrientes muy grandes pueden resultar en chispas.

80

F

Fuente de corriente. Una fuente de corriente práctica puede ser modelada como una fuente de

corriente ideal en paralelo con una impedancia interna.

Fuente de voltaje. Una fuente de voltaje práctica puede modelarse como una fuente de voltaje ideal

en serie con una impedancia interna.

H

henry (H). Unidad del SI de la inductancia, nombrado en honor a Joseph Henry.

I

Inductancia (L). Propiedad de una bobina (u otro conductor que lleve corriente) que se opone al

cambio en la corriente. La unidad en el SI de la inductancia es el henry.

R

Rama. Porción de un circuito que está presente entre dos nodos (o terminales).

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BIBLIOGRAFÍA

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