DIVISIÓN DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO
DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I
Elaborado por: MI Ana Mayra Luna Rodríguez
Cd. Obregón, Sonora. Julio de 2011
DIRECTORIO
Mtro. Paulino Antonio Sánchez López
Director General ITESCA
Lic. Miguel Medina Saldaña
Director Académico
Mtra. Lucrecia Guadalupe Valenzuela Segura
Subdirectora Académica
Mtro. José Lionso Salazar Huerta
Jefe de División de Ing. Electrónica
ESTE MANUAL FUE REALIZADO PARA USO EXCLUSIVO DEL INSTITUTO
TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CAJEME
D.R. ITESCA, Cd.Obregón, Sonora; México. Carretera Internacional a Nogales Km. 2.
Tel. (644) 410-86-50
Í N D I C E
PRÓLOGO 3
PRÁCTICA 1. LEYES DE KIRCHHOFF 4
PRÁCTICA 2. ANÁLISIS DE MALLAS 7
PRÁCTICA 3. ANÁLISIS DE NODOS 9
PRÁCTICA 4. TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN 11
PRÁCTICA 5. TEOREMA DE THÉVENIN 13
PRÁCTICA 6. TEOREMA DE LA MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA 15
PRÁCTICA 7. CARACTERÍSTICAS DE LA ONDA SENOIDAL 17
PRÁCTICA 8. FASORES 19
PRÁCTICA 9. ANÁLISIS FASORIAL 21
PRÁCTICA 10. CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN (RC, RL) 25
PRÁCTICA 11. CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN (RLC) 28
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
3
P R Ó L O G O
El presente Manual de Prácticas de Laboratorio se ha desarrollado como un apoyo a la
materia de Circuitos Eléctricos I, materia que se imparte en la carrera de Ingeniería
Electrónica.
El contenido de cada una de las prácticas tiene como objetivo reforzar los conocimientos
teóricos que el estudiante recibe en el salón de clase, desarrollar su criterio para analizar
resultados y emitir conclusiones, así como incrementar su habilidad en el uso de equipo y
material de laboratorio.
Las primeras seis prácticas se refieren a circuitos puramente resistivos, que se abordan en la
primera unidad del curso teórico. Las prácticas 7, 8 y 9 apoyan en el análisis fasorial para
circuitos alimentados en c.a., temas que se abordan en la segunda unidad del curso. Las
últimas dos prácticas se refieren al estudio del comportamiento de los circuitos de primer y
segundo orden, respectivamente. Estos temas se cubren en las unidades 3 y 4 del programa
analítico.
Deseo que el presente manual cumpla con su propósito de servir como apoyo a la materia
de Circuitos Eléctricos I y que contribuya en la formación académica de los estudiantes.
M.I. Ana Mayra Luna Rodríguez
Cd. Obregón, Sonora
Julio de 2011.
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
4
PRÁCTICA No. 1 LEYES DE KIRCHHOFF
1.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Explicar y demostrar experimentalmente la Ley de Kirchhoff de Voltajes y la Ley de
Kirchhoff de Corrientes.
1.2. REQUISITOS PREVIOS.
Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 1.1. Anote los resultados
obtenidos en las tablas 1.1, 1.2. y 1.3.
1.3. INFORMACIÓN GENERAL
Uno de los métodos ampliamente utilizados en el análisis de circuitos eléctricos son las
Leyes de Kirchhoff de voltaje y corriente, ya que con ellas se puede determinar el valor de
voltaje o corriente en cualquier elemento que forme parte del circuito. Las Leyes de
Kirchhoff se enuncian a continuación:
a) Ley de Kirchhoff de Corrientes: La suma de las corrientes que entran a un nodo
es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo.
b) Ley de Kirchhoff de Voltajes: La suma de las caídas de voltaje en una
trayectoria cerrada es igual a la suma de las elevaciones de voltaje en la misma.
1.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Material o Equipo
1 Fuente de Voltaje de C.D.
2 Multímetros Digitales
1 Resistor de 1 kΩ
2 Resistores de 2.2 kΩ
1 Resistor de 1.8 kΩ
1 Resistor de 3.9 kΩ
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
5
1.5. PROCEDIMIENTO
1.5.1. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.1.
Figura 1.1. Circuito Resistivo Mixto
1.5.2. Mida el voltaje y corriente en cada uno de los elementos del circuito. Anote los
resultados de las mediciones en la tabla 1.1.
Tabla 1.1. Resultados obtenidos de voltaje y corriente, en cada elemento del circuito.
VARIABLE VALOR
CALCULADO
VALOR
MEDIDO
VT (V)
IT (mA)
VR1 (V)
IR1 (mA)
VR2 (V)
IR2 (mA)
VR3 (V)
IR3 (mA)
VR4 (V)
IR4 (mA)
VR5 (V)
IR5 (mA)
1.5.3. Verifique si se cumple la Ley de Kirchhoff de Voltajes en cada trayectoria cerrada,
considerando las elevaciones de voltaje con signo positivo y las caídas de voltaje con signo
negativo. Anote los resultados en la tabla 1.2.
10 V
R1
1kOhm
R2 3.9kOhm
R3
2.2kOhm
R4
2.2kOhm
R5
1.8kOhm
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
6
Tabla 1.2. Verificación de la LVK.
VOLTAJE Trayectoria 1 Trayectoria 2 Trayectoria 3
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
VT (V)
VR1 (V)
VR2 (V)
VR3 (V)
VR4 (V)
VR5 (V)
∑ V
1.5.4. Verifique si se cumple la Ley de Kirchhoff de Corrientes en cada nodo, tomando con
signo positivo las corrientes que entran al nodo y con signo negativo las que salen del nodo.
Anote los resultados en la tabla 1.3.
Tabla 1.3. Verificación de la LCK.
CORRIENTE Nodo 1 Nodo 2 Nodo 3 Nodo 4 Nodo 5
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
IT (mA)
IR1 (mA)
IR2 (mA)
IR3 (mA)
IR4 (mA)
IR5 (mA)
∑ I
1.5.5. Compare los resultados medidos con los valores obtenidos al analizar el circuito
analíticamente y concluya al respecto.
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
7
PRÁCTICA No. 2 ANÁLISIS DE MALLAS
2.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar experimentalmente el Análisis de Mallas.
2.2. REQUISITOS PREVIOS.
Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 2.1., mediante la técnica
del análisis de mallas. El valor obtenido de cada corriente de malla anótelo en la tabla 2.1.
2.3. INFORMACIÓN GENERAL
El análisis de mallas es una técnica que hace uso de la LVK para expresar voltajes en
función de corrientes.
Una malla es una trayectoria cerrada que no encierra dentro de sí a ningún elemento del
circuito.
2.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Material o Equipo
1 Fuente de Voltaje de C.D.
1 Multímetro Digital
1 Resistor de 820 Ω
1 Resistor de 390 Ω
1 Resistor de 1 kΩ
1 Resistor de 1.2 kΩ
1 Resistor de 2.2 kΩ
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
8
2.5. PROCEDIMIENTO
2.5.1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 2.1.
Figura 2.1 Circuito para el análisis de mallas.
2.5.2. Mida cada una de las corrientes de malla y anote los resultados en la tabla 2.1.
2.5.3. Simule en el software Multisim, el circuito de la figura 2.1, obteniendo los valores de
las corrientes de malla. Anote los resultados en la tabla 2.1.
2.5.4. Compare los valores de la tabla 2.1 y realice sus conclusiones.
Tabla 2.1. Resultados obtenidos para el circuito de la figura 2.1.
MALLA Resultados
Analíticos
Resultados
Experimentales
Resultados
Simulados
18 V 5 V
820 Ohm
1kOhm
1.2kOhm
2.2kOhm
390 Ohm
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
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PRÁCTICA No. 3 ANÁLISIS DE NODOS.
3.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar experimentalmente el Análisis de Nodos.
3.2. REQUISITOS PREVIOS.
Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 3.1., mediante la técnica
del análisis de nodos. El valor obtenido de cada voltaje de nodo anótelo en la tabla 3.1.
3.3. INFORMACIÓN GENERAL
El análisis de nodos es una técnica que hace uso de la LCK para expresar corrientes en
función de voltajes.
Un nodo es el punto de unión de dos o más elementos.
3.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Material o Equipo
1 Fuente de Voltaje de C.D.
1 Multímetro Digital
1 Resistor de 1.8 kΩ
1 Resistor de 470 Ω
1 Resistor de 1.5 kΩ
1 Resistor de 3.9 kΩ
1 Resistor de 2.2 kΩ
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
10
3.5. PROCEDIMIENTO
3.5.1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 3.1.
Figura 3.1 Circuito para el análisis de nodos.
3.5.2. Mida cada uno de los voltajes de nodo y anote los resultados en la tabla 3.1.
3.5.3. Simule en el software Multisim, el circuito de la figura 3.1, obteniendo los valores de
los voltajes de nodo. Anote los resultados en la tabla 3.1.
3.5.4. Compare los valores de la tabla 3.1 y realice sus conclusiones.
Tabla 3.1. Resultados obtenidos para el circuito de la figura 3.1.
NODO Resultados
Analíticos
Resultados
Experimentales
Resultados
Simulados
12 V 8 V
1.8kOhm
470 Ohm
2.2kOhm
3.9kOhm
1.5kOhm
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
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PRÁCTICA No. 4 TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN
4.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar experimentalmente el Teorema de Superposición.
4.2. REQUISITOS PREVIOS.
Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 4.1., aplicando el
Teorema de Superposición. Obtenga los valores de VA e IX, respetando tanto la polaridad
del voltaje como el sentido de la corriente que se proporcionan y anote los resultados en la
tabla 4.1. y 4.2. según corresponda.
4.3. INFORMACIÓN GENERAL
Uno de los métodos que se aplica en el análisis de circuitos eléctricos que cuentan con
varias fuentes, es el Teorema de Superposición que establece que:
El voltaje o corriente a través de cualquier elemento del circuito puede obtenerse
sumando algebraicamente todos los voltajes o corrientes individuales generados por cada
fuente actuando por sí sola, con todas las demás fuentes igualadas a cero.
Las fuentes de voltaje igualadas a cero equivalen a un corto circuito, mientras que
las fuentes de corriente igualadas a cero equivalen a un circuito abierto.
4.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
2 Fuente de Voltaje de C.D.
2 Multímetros Digitales
1 Resistor de 1 kΩ
1 Resistor de 2.2 kΩ
1 Resistor de 820 Ω
1 Resistor de 470 Ω
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
12
4.5. PROCEDIMIENTO
4.5.1. Arme el circuito que se muestra en la figura 4.1.
Figura 4.1. Circuito para comprobar el Teorema de Superposición.
4.5.2. Con las dos fuentes conectadas, mida el voltaje VA y la corriente IX, respetando tanto
la polaridad del voltaje como el sentido de la corriente que se proporcionan. Anote el valor
de las mediciones en la tabla 4.1 y 4.2 respectivamente.
4.5.3. Haga “cero” la fuente de voltaje de 12 V (V2) y mida el voltaje VA y la corriente IX,
respetando tanto la polaridad del voltaje como el sentido de la corriente que se
proporcionan. Anote el valor de las mediciones en la tabla 4.1 y 4.2 respectivamente.
4.5.4. Haga “cero” la fuente de voltaje de 20 V (V1) y mida el voltaje VA y la corriente IX,
respetando tanto la polaridad del voltaje como el sentido de la corriente que se
proporcionan. Anote el valor de las mediciones en la tabla 4.1 y 4.2 respectivamente.
Tabla 4.1. Medición de voltaje aplicando superposición.
Voltaje Total
(VA)
Voltaje (VA)
cuando V2=0
Voltaje (VA)
cuando V1=0
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
Tabla 4.2. Medición de corriente aplicando superposición.
Corriente Total
(IX)
Corriente (IX)
cuando V2=0
Corriente (IX)
cuando V1=0
Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido
4.5.5. Verifique el cumplimiento del Teorema de Superposición y compare los resultados
obtenidos prácticamente con los obtenidos analíticamente. Realice sus conclusiones.
20 V 12 V
1kOhm
2.2kOhm
820 Ohm
470 Ohm
+ VA - IX
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
13
PRÁCTICA No. 5 TEOREMA DE THÉVENIN
5.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar experimentalmente el Teorema de Thévenin en un circuito resistivo.
5.2. REQUISITOS PREVIOS.
Para el circuito mostrado en la figura 5.1:
a) Determine el valor de voltaje y corriente en el resistor R5. Anote los resultados en la
tabla 5.2.
b) Obtenga los valores del circuito equivalente de Thévenin y anótelos en la tabla 5.1.
5.3. INFORMACIÓN GENERAL
Una de las maneras de simplificar y facilitar el análisis de circuitos eléctricos y
electrónicos es por medio del Teorema de Thévenin que establece que:
Un circuito eléctrico puede representarse con un circuito dual o equivalente,
representado por una sola fuente de voltaje en serie con una resistencia. El valor de la
fuente de voltaje se conoce como el “voltaje de Thévenin” y la resistencia en serie como
“resistencia de Thévenin”.
El voltaje de Thévenin (VTH) es el voltaje en circuito abierto entre las terminales del
circuito para el cual se requiere el equivalente de Thévenin.
La resistencia de Thévenin (RTH) es la resistencia equivalente vista de la terminal del
circuito para el equivalente de Thévenin, con las fuentes de alimentación en cero.
5.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
2 Fuente de Voltaje de C.D.
2 Multímetros Digitales
1 Resistor de 560 Ω
1 Resistor de 4.7 kΩ
1 Resistor de 330 Ω
1 Resistor de 100 Ω
1 Resistor de 1 kΩ
1 Potenciómetro de precisión de 1 kΩ
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
14
5.5. PROCEDIMIENTO
5.5.1. Arme el circuito que se muestra en la figura 5.1.
Figura 5.1. Circuito para comprobar el Teorema de Thévenin.
5.5.2. Mida el voltaje y la corriente en el resistor R5, anote los resultados en la tabla 5.2.
5.5.3. Desconecte el resistor R5 y mida el voltaje en el circuito abierto. Anote el valor
medido en la tabla 5.1.
5.5.4. Anule el efecto de las fuentes de alimentación. Desconecte R5 y desde el circuito
abierto resultante mida la resistencia equivalente. Anote el valor medido en la tabla 5.1.
5.5.5. Implemente el circuito equivalente de Thévenin, agregue el resistor R5 y mida la
corriente y el voltaje en el mismo, anote los resultados en la tabla 5.2.
Tabla 5.1. Valores del Circuito Equivalente de Thévenin
VTH (V) RTH (Ω)
Calculado Calculado
Medido Medido
Tabla 5.2. Comprobación del Teorema de Thévenin.
Parámetro
Eléctrico
Circuito
Original
Circuito Equivalente
de Thévenin
Calculado Medido Calculado Medido
Voltaje (V)
Corriente (mA)
12 V
R1
560 Ohm
R2 4.7kOhm
R3
330 Ohm
R4
100 Ohm
R5
1kOhm
2 V
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
15
PRÁCTICA No. 6 TEOREMA DE LA MÁXIMA TRANSFERENCIA
DE POTENCIA.
6.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar experimentalmente el Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia.
6.2. REQUISITOS PREVIOS.
Para el circuito de la figura 6.1, obtenga la potencia para cada valor de carga
mostrado en la tabla 6.1 y anote los resultados en la misma.
6.3. INFORMACIÓN GENERAL
La cantidad de potencia que una fuente de voltaje puede suministrar está limitada por
su resistencia interna RS.
El Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia establece que:
Una fuente de voltaje entrega la máxima transferencia de potencia a una resistencia
de carga RL, cuando el valor de esta resistencia es igual a la resistencia interna de la
fuente, RS.
6.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
1 Fuente de Voltaje de C.D.
1 Multímetro Digital
1 Resistor de 220 Ω
1 Resistor de 470 Ω
1 Resistor de 680 Ω
1 Resistor de 820 Ω
1 Resistor de 1 kΩ
1 Resistor de 1.5 kΩ
1 Resistor de 1.8 kΩ
1 Resistor de 2.2 kΩ
1 Resistor de 3.9 kΩ
1 Resistor de 4.7 kΩ
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
16
6.5. PROCEDIMIENTO
6.5.1. Arme el circuito que se muestra en la figura 6.1.
Figura 6.1. Circuito para comprobar el Teorema de la MTP
6.5.2. Mida el voltaje y la corriente para cada valor de RL que se indica en la tabla 6.1.
Anote los resultados medidos.
6.5.3. Calcule las potencia consumida por RL, para cada valor dado y anote los resultados
en la tabla 6.1.
Tabla 6.1. Parámetros Eléctricos del circuito de la figura 6.1.
RL (Ω) Corriente
medida
(mA)
Voltaje
medido (V)
Potencia calculada
experimentalmente
(W)
Potencia calculada
teóricamente (W)
220
470
680
820
1000
1500
1800
2200
3900
4700
6.5.4. ¿Se cumple el Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia? Argumente su
respuesta.
6.5.5. ¿Cuál fue la potencia máxima en RL? __________________Watts
6.5.6. ¿Para qué valor de RL se obtiene la MTP? _______________ Ω
15 V
1.2kOhm
RL
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
17
PRÁCTICA No. 7 CARACTERÍSTICAS DE LA ONDA SENOIDAL
7.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Determinar experimentalmente las características de señales senoidales.
7.2. REQUISITOS PREVIOS.
Investigue la representación de la onda senoidal, tanto en su forma gráfica como en
su forma matemática.
7.3. INFORMACIÓN GENERAL
Se denomina corriente alterna (ca) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y
dirección varían periódicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente
utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente
de la energía.
Generalmente, la corriente alterna se refiere a la forma en la cual la electricidad
llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio
transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna.
7.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
1 Generador de Funciones
1 Osciloscopio
1 Multímetro Digital
1 Resistor de 1 kΩ
1 Resistor de 2.2 kΩ
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
18
7.5. PROCEDIMIENTO
7.5.1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 7.1
Figura 7.1. Circuito con alimentación en c.a.
7.5.2.. Ajuste el generador de funciones, para que proporcione una señal de 20 Vpp a una
frecuencia de 2.5 Khz.
7.5.3. Conecte el osciloscopio al resistor de carga RL. Observe la señal que aparece en el
osciloscopio.
7.5.4. Responda las siguientes preguntas:
¿Cuántas divisiones por cuadro abarca la amplitud pico de la señal de salida? ___________
¿En qué valor está posicionada la perilla VOLTS/DIV? ___________
¿Cuántas divisiones por cuadro abarca un ciclo completo de la señal de salida? __________
¿En qué valor está posicionada la perilla TIME/DIV? ___________
7.5.5.¿Cuál es la amplitud de voltaje y el periodo de la señal que aparece en la pantalla del
osciloscopio?
Amplitud de voltaje: ____________(V)
Periodo: ____________(s)
7.5.6. Determine la frecuencia natural (Hz) y la frecuencia angular (rad/s) de la señal de
salida.
f: _____________(Hz)
ω: ____________(rad/s)
7.5.7. Con el multímetro digital mida el voltaje de salida en RL: _______________
7.5.8. Compare el voltaje medido en el punto 7.5.5. y el obtenido en el punto 7.5.7.
¿Coinciden? _______ ¿Por qué? _______________________________________________
Vac
1kOhm
2.2kOhm
RL
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
19
PRÁCTICA No. 8 FASORES.
8.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Realizar operaciones aritméticas con números complejos, tanto en su forma polar
como rectangular.
8.2. REQUISITOS PREVIOS
Investigue: el concepto de fasor en su forma rectangular y polar. Así mismo su
representación gráfica.
8.3. INFORMACIÓN GENERAL
Los números complejos permiten realizar operaciones matemáticas con cantidades
fasoriales y son muy útiles en el análisis de circuitos de ca. Con el sistema de los números
complejos se puede sumar, restar, multiplicar y dividir cantidades que tienen tanto
magnitud como ángulo.
8.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
1 Calculadora Científica
8.5. PROCEDIMIENTO
8.5.1. Transforme a su forma polar:
a) 2 + 3 j =
b) -8 + 6.2 j =
c) 4.3 – 2.8 j =
d) -6 – 3.2 j =
8.5.2 Transforme a su forma rectangular:
a) 36 | -10° =
b) 28.7 | 135° =
c) 11.2 | 28° =
d) 45 | -117.9° =
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
20
8.5.3. Realice las siguientes operaciones paso a paso, y represente el resultado tanto en su
forma rectangular como en su forma polar.
a) 10 + 3 j - ( 7 + 2 j ) ( 3 |-115° ) =
2 j
b) 6.8 |125.3° + 4.5 |-11.5° =
7.6 – 1.2 j
c) 34 + 28.5 j – 51.2 |215° =
4 |-20.8°
8.5.4 Resuelva las operaciones anteriores por medio de la calculadora y compare
resultados.
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
21
PRÁCTICA No. 9 ANÁLISIS FASORIAL.
9.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Comprobar experimentalmente los valores de voltaje e impedancia en un circuito
con alimentación de ca.
9.2. REQUISITOS PREVIOS
Realice el análisis fasorial del circuito de la figura 9.1.
9.3. INFORMACIÓN GENERAL
El poder del análisis fasorial, radica en el hecho de que se pueden definir relaciones
algebraicas entre el voltaje y la corriente en inductores y capacitores, cuando éstos se
representan en términos de su impedancia.
Para realizar el análisis fasorial es necesario transformar el circuito del dominio del
tiempo al dominio de la frecuencia.
9.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
1 Generador de Funciones
1 Osciloscopio
1 Capacitor de 1 µF
1 Resistor de 1 kΩ
1 Inductor de 10 mH
1 Protoboard
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
22
9.5. PROCEDIMIENTO
Comparación de amplitudes y desfasamiento de señales.
9.5.1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 9.1.
Figura 9.1. Circuito alimentado en ca.
9.5.2. Por medio del osciloscopio, ajuste para desplegar en la pantalla la señal de entrada en
el canal A.
9.5.3. Mida el voltaje en el capacitor por medio del osciloscopio y ajuste para que la señal
se despliegue en el canal B.
9.5.4. Despliegue simultáneamente las señales medidas en los puntos anteriores y compare
sus amplitudes máximas.
Amplitud de la señal de entrada: _______________V
Amplitud de la señal de salida: _________________V
9.5.5. Mida la diferencia de tiempo entre la señal de entrada y la señal de salida: ________s
9.5.6. Con el valor obtenido en el punto anterior, determine el desfasamiento entre la señal
de entrada y la señal de salida: __________°
Medición de impedancias.
9.5.7. Para el circuito de la figura 9.1. Determine la impedancia del capacitor (ZC) para cada
valor de ω mostrado en la tabla 9.1 y anote los resultados.
9.5.8.Para el circuito de la figura 9.1, ajuste la frecuencia de la señal de entrada de tal
manera que para cada valor de ω, obtenga Vent y VC (en forma polar). Anote los resultados
en la tabla 9.1
10 V
60 Hz
0Deg
1kOhm
1uF
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
23
9.5.9. Con los datos obtenidos en el punto anterior, determine:
VR = Vent - VC
IR = VR / R = IC
ZC = VC / IC
9.5.10. Compare los valores de impedancia y concluya al respecto.
Tabla 9.1. Obtención de impedancia en el capacitor.
Ω
(rad/s)
F
(Hz)
Vent VC VR IC ZC
(medida)
ZC
(calculada)
500
1000
2000
9.5.11. Implemente el circuito de la figura 9.2. Determine la impedancia del inductor (ZL)
para cada valor de ω mostrado en la tabla 9.2 y anote los resultados.
Figura 9.2. Circuito para medición de impedancia
9.5.12..Para el circuito de la figura 9.2, ajuste la frecuencia de la señal de entrada de tal
manera que para cada valor de ω, obtenga Vent y VL (en forma polar). Anote los resultados
en la tabla 9.2
9.5.13. Con los datos obtenidos en el punto anterior, determine:
VR = Vent – VL
IR = VR / R = IL
ZL = VL/ IL
10 V
1kHz
0Deg
1kOhm
10mH
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
24
9.5.14. Compare los valores de impedancia y concluya al respecto.
Tabla 9.2. Obtención de impedancia en el inductor.
Ω
(rad/s)
F
(Hz)
Vent VL VR IL ZL
(medida)
ZL
(calculada)
500
1000
2000
Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I
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PRÁCTICA No. 10 CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN (RC, RL).
10.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Obtener las respuestas natural y completa de los circuitos RL y RC de primer orden,
en respuesta a una excitación escalón.
10.2. REQUISITOS PREVIOS
Realice el análisis teórico y la simulación de los circuitos mostrados en las figuras
10.1 y 10.2.
10.3. INFORMACIÓN GENERAL
Los circuitos formados por la combinación de resistores e inductores o de resistores y
capacitores generan una respuesta que puede plantearse mediante una ecuación diferencial
de primer orden, de ahí que reciban el nombre de circuitos de primer orden.
La respuesta de este tipo de circuitos puede ser:
a) Respuesta Natural: se presenta en los circuitos sin fuentes y su principal
característica es que tiende a desaparecer con el tiempo, ya que depende de la
naturaleza de los elementos. La rapidez con la que la respuesta “desaparece”
está en función de los valores de los componentes y la magnitud inicial
depende de las condiciones iniciales que generan las fuentes de excitación.
b) Respuesta completa: es el efecto que generan las fuentes sobre un circuito de
primer orden. Se compone de la suma de la respuesta forzada a la excitación de
la fuente y de la respuesta natural.
10.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
1 Osciloscopio
1 Generador de Funciones
1 Inductor de 100 mH
1 Capacitor de 1 μF
1 Resistor de 3.3 kΩ
1 Resistor de 1kΩ
1 Protoboard
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10.5. PROCEDIMIENTO
Circuito RL
10.5.1. Arme el circuito que se muestra en la figura 10.1.
Figura 10.1. Circuito RL de primer orden.
10.5.2. Ajuste el generador de funciones para que proporcione una señal cuadrada de 0 a 5
V a una frecuencia de 60 Hz. (Para que la señal inicie en 0 V, ajuste el voltaje de offset)
10.5.3. Ajuste el osciloscopio en 2 V/div con un tiempo de barrido de 5 ms/div.
10.5.4. Conecte el canal 1 del osciloscopio al generador de funciones y ajuste para observar
un ciclo completo.
10.5.5. Conecte el canal 2 del osciloscopio en el inductor y observe la señal de salida.
Identifique la respuesta natural y la respuesta completa en la señal de salida. (De ser
necesario ajuste el selector de tiempo)
10.5.6. Dibuje la parte de la forma de onda en el inductor correspondiente a la respuesta
natural, así como la correspondiente a la respuesta completa.
10.5.7. Evalúe la función de la respuesta natural respecto al tiempo y verifique si el valor de
voltaje en el inductor corresponde.
Vi
3.3kOhm
100mH
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Circuito RC
10.5.8. Arme el circuito que se muestra en la figura 10.2.
Figura 10.2. Circuito RC de primer orden.
10.5.9. Repita los puntos 10.5.2. al 10.5.4.
10.5.10. Conecte el canal 2 del osciloscopio en el capacitor y observe la señal de salida.
Identifique la respuesta natural y la respuesta completa en la señal de salida. (De ser
necesario ajuste el selector de tiempo)
10.5.11. Dibuje la parte de la forma de onda en el capacitor correspondiente a la respuesta
natural, así como la correspondiente a la respuesta completa.
10.5.7. Evalúe la función de la respuesta natural respecto al tiempo y verifique si el valor de
voltaje en el capacitor corresponde.
Vi
1kOhm
1uF
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PRÁCTICA No. 11 CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN (RLC).
11.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA
Obtener las respuestas natural y completa del circuito RLC de segundo orden.
11.2. REQUISITOS PREVIOS
Realice el análisis teórico en la figura 11.1, para cada valor de R mostrado en la
tabla 11.1 y anote los resultados referentes al valor de ωo, α, el tipo de respuesta y la
ecuación resultante para VC(t).
11.3. INFORMACIÓN GENERAL
Los circuitos formados por la combinación de un resistor, un inductor y un capacitor,
ya sea en serie o en paralelo, generan una respuesta que puede plantearse mediante una
ecuación diferencial de segundo orden, de ahí que reciban el nombre de circuitos de
segundo orden.
La respuesta de este tipo de circuitos puede ser:
c) Respuesta Natural: se presenta en los circuitos sin fuentes y su principal
característica es que tiende a desaparecer con el tiempo, ya que depende de la
naturaleza de los elementos. La rapidez con la que la respuesta “desaparece”
está en función de los valores de los componentes y la magnitud inicial
depende de las condiciones iniciales que generan las fuentes de excitación.
d) Respuesta completa: es el efecto que generan las fuentes sobre un circuito de
segundo orden. Se compone de la suma de la respuesta forzada a la excitación
de la fuente y de la respuesta natural.
11.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO
Cantidad Elemento
1 Computadora con el Software
“Multisim” instalado
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11.5. PROCEDIMIENTO
11.5.1. Simule el circuito que se muestra en la figura 11.1. Considerando inicialmente un
resistor de 47 kΩ.
Figura 11.1. Circuito de RLC de segundo orden.
11.5.2. Conecte el osciloscopio en 5 V/div con un tiempo de barrido de 1 ms/div.
11.5.3. Conecte el canal A del osciloscopio al generador de funciones y ajuste para
observar un ciclo completo.
11.5.4. Conecte el canal B del osciloscopio en el capacitor; observe y grafique la señal de
salida.
11.5.5. Observe la señal respuesta de la señal de salida cuando la señal de entrada pasa de 0
a 10 V. Identifique el máximo valor que toma la señal de salida, así como el tiempo de
establecimiento de la misma. Anote los resultados en la tabla 11.1
11.5.6. Cambie el valor del resistor a 20 kΩ y repita el punto anterior.
11.5.7. Sustituya el resistor por uno de 4.7 kΩ y repita el punto 11.5.5.
Tabla 11.1. Respuesta de un circuito de Segundo Orden.
Valor
de R ωo α Tipo de
Respuesta
Ecuación para
VC(t) Vmáx testablec.
47 kΩ
20 kΩ
4.7 kΩ
11.5.8. En función de las gráficas obtenidas y de los valores registrados en la tabla 11.1,
realice sus conclusiones sobre cada tipo de respuesta.
R
100mH
1nF 1kHz
10 V