Laboratorio Fisica Electronica
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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD)
LABORATORIO DE FISICA ELECTRONICA
1
INTRODUCCION
Mediante el siguiente trabajo realizamos la
apropiación textual y documentamos las prácticas
realizadas del curso de física electrónica. Se
establece los conceptos, electricidad y electrónica
realizando cada una de las cinco prácticas de
laboratorio, de acuerdo a la rúbrica establecida.
OBJETIVO
GENERAL
Identificar las magnitudes eléctricas de mayor
interés para el desarrollo del curso, por medio del
trabajo con dispositivos electrónicos básicos.
Comprender el funcionamiento de los dispositivos
electrónicos, sus limitaciones y aplicabilidad,
procurándose desarrollar nuestra capacidad de
análisis, diferenciando nuestras funciones de las de
un técnico, además obtener las bases para poder
incursionar en la investigación científico-
tecnológica, para insertarnos en un mundo en
continuo cambio en el desarrollo tecnológico y
poder aplicar nuestros conocimientos al diseño,
operación o construcción de nuevos sistemas de
comunicación, control o computación o adaptarlo a
cualquier demanda.
PRACTICA N° 1: NATURALEZA DE LA
ELECTRICIDAD
Titulo: magnitudes eléctricas y equipos de
laboratorios
OBJETIVO
Reconocer los principales equipos del
laboratorio e identificar las magnitudes
eléctricas de mayor interese para el
desarrollo del curso, por medio del trabajo
con dispositivos electrónicos básicos.
Marco teórico
Se describirán a continuación algunos aspectos
básicos y de funcionamiento de los principales
equipos empleados en laboratorios de electrónica: el
protoboard o tabla de prototipos y el multímetro. En
las prácticas de laboratorio del curso se
desarrollarán las destrezas necesarias para el buen
uso de cada uno ellos.
1. Identifique los dispositivos electrónicos
y el equipo de laboratorio que usara en la
practica. Realice una grafica de las
conexiones internas de la protoboard y
del multímetro que va utilizar,
destacando principalemente las
magnitudes y las escalas de medicion.
LABORATORIOS DE FISICA ELECTRONICA
Carlos Andrés Arrieta Gómez, 1096187316. William Ernesto Salazar Acevedo, 91444080.
Liliana Gonzalez Eferez, 63.462.751
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2. Medición de voltaje continuo o DC.
Conecte la fuente de alimentación y
mida su voltaje DC de salida con el
multímetro. Solicite al tutor la
información relacionada con la escala
adecuada, la ubicación de los terminales
de medición y la forma de medir voltaje.
( el voltaje se mide en paralelo con el
elemento )
3. Medición de la resistencia eléctrica.
Solicite al tutor el valor teórico de la
resistencia a utilizar en la experiencia y
proceda a medir esta magnitud con el
multímetro. Si requiere información
sobre la escala adecuada, la ubicación de
los terminales de medición y la forma de
medir la resistencia eléctrica (la
resistencia eléctrica se mide en paralelo
con el elemento), no dude en consultar a
su tutor.
Para medir la resistencia según su código de
valores, se conecta las puntas del multímetro
en los dos extremos de las resistencias y
debe dar un aproximado según la resistencia
escogida, el multímetro se debe ubicar en
ohmios según la escala de la resistencia.
4. Construya, con ayuda de su tutor, el
siguiente circuito en el protoboard
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5. Mida el voltaje DC en cada elemento.
Salida= 5 voltios
Posteriormente al paso por las resistencias =
4.6 VDC.
6. Mida la corriente eléctrica que circula
por el circuito. Solicite al tutor la
información relacionada con la escala
adecuada, la ubicación de los terminales
de medición y la forma de medir
corriente eléctrica. (la corriente se mide
en serie con el elemento).
Voltaje resistencia: 1.75 v
Voltaje led 2.68 v
Voltaje fuente: 4.46 v
Observación: dan un voltaje mayor por la
suma de su voltaje interno.
PRACTICA N° 2: CIRCUITOS ELECTRICOS
Titulo: la Resistencia eléctrica
OBJETIVO
Conocer el funcionamiento y aplicación del
componente más utilizado dentro de los
circuitos eléctricos, la resistencia eléctrica o
resistor. También se empleara el código de
colores para la identificación de su valor
óhmico.
Marco teórico
Los resistores o resistencias eléctricas son los
elementos de mayor empleo en el ramo de la
electrónica. Su función es controlar o limitar la
corriente que fluye a través de un circuito eléctrico,
presentando oposición al paso de la corriente
eléctrica
1. Identifique los componentes electrónicos y
el equipo de laboratorio que utilizara en esta
práctica.
2. Encuentre el valor nominal y la tolerancia
de cada resistencia fija.
3. Mida con el multímetro el valor de cada
resistencia y verifique que se encuentre
dentro de los límites de tolerancia.
4. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN
SERIE. Realice en el protoboard un arreglo
de 3 resistencias en serie. Calcule el valor de
la resistencia equivalente y tome el dato
experimental con el multímetro.
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5. ARREGLO DE RESISTENCIAS EN
PARALELO. Realice en la protoboard un
arreglo de 3 resistencias en paralelo. Calcule
el valor de la resistencia equivalente y tome
el dato experimental con el multímetro.
6. FUNCIONAMIENTO DEL
POTENCIOMETRO. Identifique los
terminales del potenciómetro y mida los
valores de resistencias entre ellos.
un potenciometro es un resistor cuyo valor de
resistencia es variable, de esta manera,
indirentamente, se puede controlar la intensidad de
corriente que fluye por un circuito si se conecta en
paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo
en serie. Normalmente, los potenciometro se
utilizan en circuitos de poca corriente.
Este tipo de pontenciometro controla girando su eje,
son los mas habituales pues son de larga durcion y
ocupan poco espacio.
Se conecta del tal forma:
7. Construya el siguiente circuito. Varie el
cursor del potenciometro y observe el efecto
sobre el circuito. Explique lo sucedido.
Realizando este circuito primero es
identificar los pines del potenciometro para
su debida conexión, y seguido ya montado
este circuito se puede lograr la intencida de
correinte que fluye con el que se lograra
regular para que ilumine al maximo y lo mas
minimo.
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PRACTICA N° 3: LEYES DE LOS
CIRCUITOS ELECTRICOS.
Marco teórico
La Ley de Ohm establece una relación entre las tres
magnitudes eléctricas fundamentales y se enuncia
de la siguiente manera:
El fisico aleman gustav robert kirchhoff fue uno de los
pioneros en el analisis de los circuitos electricos, a mediados
del siglo XIX, propuso dos leyes que llevan su nombre y que
facilitn la compresion del comportamiento de voltajes y
corrientes electricos.
a. Primera Ley de Kirchhoff: Ley de Corrientes.
La suma de todas las corrientes eléctricas que llegan
a un nodo, es igual a la suma de todas las corrientes
Eléctricas que salen de él.
b. Segunda Ley de Kirchhoff: Ley de Voltajes.
Esta ley se puede enunciar de la siguiente manera:
En un circuito cerrado o malla, las caídas de tensión
totales son iguales a la tensión total que se aplica en
el circuito.
OBJETIVO
Verificar las principales características
eléctricas de los circuitos serie y paralelo
por medio de la experiencia en el
laboratorio. También se pretende comprobar
el planteamiento teórico de la ley de ohm y
de las leyes de Kirchhoff en los circuitos en
estudio.
1. Identifique los componentes electrónicos y
el equipo de laboratorio que utilizará en esta
práctica.
2. CIRCUITO SERIE. Realice en el
protoboard el montaje de un circuito serie,
conformado por 3 resistencias y una fuente
de alimentación, la cual deberá fijarse en 5
voltios DC.
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3. Mida el voltaje en cada uno de los cuatro
elementos del circuito. Se cumple la Ley de
voltajes de Kirchhoff? Mida ahora la
corriente del circuito.
Fuente = 5.04
Resistencia 330Ω = 1,07v
220Ω = 0,72v
1000Ω = 3,24v
Total ~ 5,03v
Si se cumple la ley del voltaje de
Kirchhoff por que la caída de tensión
de cada resistencia son igual a la
tensión aplicada al circuito
4. Calcule el valor de la corriente del circuito y
el valor del voltaje en cada una de las
resistencias. Compare estos valores con los
obtenidos en la experiencia.
I =3,29 mA (medida)
V1 = I * R = 0.00331 A * 220Ω = 0.7282V V2 = I * R = 0.0035 A * 330Ω = 1.0923V
V3 = I * R = 0.0035 A * 1000Ω= 3.31V
La suma de los voltajes es de= 5.1305v
5. CIRCUITO PARALELO. Realice en el
protoboard el montaje de un circuito
paralelo, conformado por 3 resistencias y
una fuente de alimentación, la cual deberá
fijarse en 5 voltios DC.
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6. Mida la corriente en cada una de las cuatro
ramas del circuito. Se cumple la Ley de
corrientes de Kirchhoff? Mida ahora el
voltaje en los terminales de cada elemento.
Total fuente = 42,9 mA.
Resistencia 330Ω = 15,20mA
220Ω = 23,1mA
1000Ω = 5,12Ma
Total 43,4 mA
Este dato fue medido con un multímetro
Si se cumple la ley de corriente por
que la suma de los corrientes que
entran son iguales, es igual a la
forma de la corriente que sale.
7. Calcule el valor de la corriente que circula
por cada elemento y el valor del voltaje
entre los nodos del circuito. Compare estos
valores con los obtenidos en la experiencia.
Circuito en Paralelo
V220Ω = 4.96V
V1000Ω = 4.96V
V330Ω = 4.96V
Voltaje Total = 4.97V
Rt = 1 / 220Ω + 1 / 1000Ω + 1 / 330Ω
= 1950Ω + 429 Ω + 1095Ω / 429000Ω
= 3494 / 429000Ω
= 429000Ω / 3474 = 123.49Ω
Resistencia Total = 123.49Ω
Resistencia Total en multímetro = 122Ω
It = V / R = 4.97V / 123.49Ω = 0.040A
I220 = V / R = 4.96 V / 220Ω = 0.0227A
I1000 = V / R = 4.96 V / 1000Ω = 0.005A
I330 = V / R = 4.96 V / 330Ω = 0.01515A
Verificacion
I * R1 = V1
0.0227A *220 = 4,994v
0.005A * 1000 = 5v
0.01515A * 330 = 4.999v
PRACTICA N° 4: COMPONENTES
ELECTRONICOS.
Titulo: el Condensador, el Diodo y el Transistor
Marco teórico
Condensadores o Capacitores. Un condensador es
un elemento pasivo que tiene la particularidad de
almacenar carga eléctrica. Los condensadores están
formados por dos superficies metálicas conductoras
Llamadas armaduras, las cuáles se hallan separadas
por un medio aislante denominado dieléctrico. Este
dieléctrico puede ser aire, cerámica, papel o mica.
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Un condensador se suele utilizar básicamente para
eliminar la componente continua de una señal
eléctrica, como filtro o para almacenar tensión en
un determinado momento (como batería temporal) y
cederla posteriormente.
El Diodo. El elemento semiconductor más sencillo
y de los más utilizados en la electrónica es el diodo.
Está constituido por la unión de un material
semiconductor tipo N y otro tipo P. Su
representación se muestra en la siguiente figura.
El diodo idealmente se comporta como un
interruptor, es decir, puede actuar como un corto o
interruptor cerrado o como un circuito abierto
dependiendo de su polarización. Debido a esto se
suelen utilizar ampliamente como rectificadores de
señales, aunque no es su única aplicación. El transistor. El impacto del transistor en la
electrónica ha sido enorme, pues además de iniciar
la industria multimillonaria de los semiconductores,
ha sido el precursor de otros inventos como son los
circuitos integrados, los dispositivos
optoelectrónicas y los microprocesadores.
Es un dispositivo semiconductor de tres capas, dos
de material P y una de material N o dos de material
N y una de material P. Para cualquiera de los casos
el transistor tiene tres pines denominados emisor,
base y colector.
Este dispositivo se puede emplear para muchas
aplicaciones, pero se destaca como amplificador,
como conmutador, en sistemas digitales y como
adaptador de impedancias.
OBJETIVO
Conocer el funcionamiento general y la
principal aplicación de tres de los
componentes electrónicos más utilizados
dentro de los circuitos y equipos
electrónicos de hoy en día.
1. Identifique los componentes electrónicos y
el equipo de laboratorio que utilizará en esta
práctica.
2. ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN
UN CONDENSADOR. Construya el
siguiente circuito.
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3. Conecte los terminales de alimentación a la
fuente y desconéctelos después de algún
tiempo. Repita para el otro condensador.
Explique lo sucedido.
Con el condensador de 1000µF
comprobamos que a mayor capacitancia
mayor capacidad de almacenamiento de
energía, es decir, con este condensador el
led se apaga lentamente durante 8 segundos
al contar el flujo de la corriente, mientras
que con el condensador de 47 µF se apagan
más ligero.
4. FUNCIONAMIENTO DEL DIODO EN
CONTINUA. Construya el siguiente
circuito.
5. Identifique los terminales del diodo y
conéctelo en el circuito de tal forma que
que de en polarización directa. Qué sucede?
Explique lo sucedido.
Con el diodo polarizado directamente el led
prende, asi que el flujo de correinte es
normal, esdecir, cuando esta polariza se
comparte como un corto circuito “circuito
cerrado”.
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6. Conecte el diodo ahora de tal forma que
quede en polarización inversa. Qué sucede?
Explique lo sucedido.
Ahora con le diodo en polarizacion inversa
el led no prende ya que el diodo impide el
paso de los electrones al estar primero su
lado negativo. Es decir un circuito abierto.
7. TRANSISTOR COMO AMPLIFICADOR.
Construya el siguiente circuito.
8. Observe la corriente de entrada ( I base ) y
de salida ( I colector ) en función del brillo
en los LEDs. El transistor está amplificando
la corriente de entrada?
I base: el brillo de la base es menor que le
brillo del led que está en el colector
I b + I c = I e
I c = β * I b
La corriente de entrada I base es igual 0.04ª y
de salida y colector 6.73A el transistor si amplifica
la corriente de entrada
9. Calcule la ganancia (β) del transistor. =
Ic / Ib
β = I c / I b
β =
I c =
I b = 392
I c = 12,69 β = 32
Esta foto siguiente es el montaje de laboratorio 4 de
fisica electronica
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PRACTICA N° 5: ELECTRONICA DIGITAL.
Título: circuitos combinacionales y flip – flop.
Marco teórico
Un sistema digital es una combinación de
dispositivos diseñado para manipular cantidades
físicas o información que estén representadas en
forma digital; es decir, que solo puedan tomar
valores discretos. Estas señales discretas se
encuentran en todos los sistemas digitales, como las
computadoras y calculadoras, equipos de audio y
video y numerosos dispositivos electrónicos.
Compuertas Lógicas. Las compuertas lógicas son
circuitos integrados, construidos con diodos,
transistores y resistencias, que conectados de cierta
manera hacen que la salida del circuito sea el
resultado de una operación lógica básica (como la
AND, OR, NOT, etc.) sobre la entrada.
El Semisumador. Un circuito semisumador es
aquel que realiza la suma aritmética de 2 bits. Esta
suma es muy sencilla, y su resultado se expresa por
medio de un bit de suma o total y otro de acarreo
(este bit se activa si al realizar la suma se “lleva” al
siguiente término).
Flip - Flops. El elemento más importante de una
memoria semiconductora es el flip-flop, el cual se
puede construir por medio de compuertas lógicas.
Aunque una compuerta lógica por sí sola no tiene la
capacidad de almacenamiento, pueden conectarse
varias de ellas en un arreglo especial, de manera que
permitan almacenar información.
OBJETIVO
Conocer el funcionamiento de las compuertas
lógicas en el campo de los circuitos
combinacionales. También se pretende identificar al
flip- flop como componente base del
almacenamiento digital.
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en esta práctica.
2. COMPUERTAS LÓGICAS. Generalidades
de las compuertas lógicas:
a. Los circuitos integrados de las compuertas
lógicas de 2 entradas, traen generalmente 4
compuertas en la disposición que muestra la
figura.
b. Los chips tienen dos terminales para la
alimentación (Vcc y Gnd) que deben
conectarse a +5 V y tierra, respectivamente.
Los pines correspondiente son 7 que es la
tierra y el pin 14 que es la alimentación de 5
v de las compuertas lógicas, como se
muestra en la imagen anterior.
c. Para conocer el estado de la salida de una
compuerta, se puede colocar un LED
indicador o medir el voltaje entre la salida y
tierra. (recuerde que un “1” lógico está entre
2,4V y 5V. Un “0” lógico está entre 0V y
0,80V. )
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Esta imagen corresponde a 2,4v y 5v
Esta imagen corresponde de 0v a 0,80v
3. Elabore las siguientes tablas de verdad para
las compuertas LS7408 y LS7486. (Puede
emplear para el estado de las entradas: 5V
“1” y 0V “0” )
LS7408 AND
Entradas
Estado
salida
Voltaje
salida
a b x Vx
0 0 0 0v
0 1 0 0v
1 0 0 0v
1 1 1 5v
LS7486 XOR
Entradas
Estado
salida
Voltaje
salida
a b x Vx
0 0 0 0v
0 1 1 5v
1 0 1 5v
1 1 0 0v
4. Identifique las compuertas empleadas ( si es
una OR, o una AND, etc. ) y su respectiva
configuración. Puede hacerlo con la ayuda
de un manual de componentes o consultando
en Internet la referencia.
LS7408 AND
Realiza una multiplicación interna (*)
LS7486 XOR
Realiza internamente la AND y OR y dos
inversores x= ĀB + AƁ
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5. CIRCUITOS LÓGICOS
COMBINATORIOS. Construya el siguiente
circuito lógico, el cual corresponde a un
semisumador. ( sumador de 2 bits)
6. Compruebe su funcionamiento y su tabla de
verdad ( ver Marco Teórico de la presente
guía)
7. REGISTRO BÁSICO CON
COMPUERTAS NOR. Se puede construir
un FF con 2 compuertas NOR en la
configuración presentada. En este FF sus
entradas S (set) y R (reset) están
normalmente en estado bajo.
LS7402 NOR
Entradas
0R NOR Voltaje
salida
a b x x vx
0 0 0 1 5v
0 1 1 0 0v
1 0 1 0 0v
1 1 1 0 0v
Realiza la compuertas internamente la OR y la
NOT
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Esta foto a continuacion se muestra el laboratorio de la tres
compuertas
CONCLUSIONES
Comprobar por medio de las mediciones realizadas
en el protoboard que las resistencias en serie se
suman para obtener la resistencia total de un
circuito o de una parte del mismo.
Comprobar que la tensión total entregada por la
fuente se va convirtiendo en otro tipo de energía
(calórica suponemos) a medida que pasa por las
resistencias y va decreciendo hasta perder todo su
valor al llegar al otro extremo del circuito.
BIBLIOGRAFÍA
MÓDULO DE ESTUDIO: “Física Electrónica” –
UNAD.