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- 1. INTEGRANTES Andrea Coello Alejandra Noble Carol Rodríguez 12/05/2017 PRÁCTICO 3: ELEMENTOS LINEALES Y NO LINEALES. (RESISTORES Y DIODOS)
- 2. 1 ELEMENTOS LINEALES Y NO LINEALES OBJETIVOS Analizar la forma en que se relacionan V e ί para resistores, diodos y diodos zener en circuitos de CC, con conexión directa e inversa. MATERIALES Fuente Resistencia (1KΩ) Diodo (1N4007) Diodo zener (ZPD 62) Potenciómetro (10 KΩ) Miliamperímetro Voltímetro PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Luego de realizadas las conexiones (ver demostración de circuitos), ya podemos empezar a sacar mediciones. Recordando que el diodo tiene dos posiciones posibles, la conexión directa (resistencia del diodo es baja) y la conexión invertida (resistencia del diodo es alta). HACEMOS LAS DOS MEDICIONES. También vamos a medir cómo se comporta la resistencia de (1KΩ). En total serán tres tomas de datos: diodo en conexión directa, diodo en conexión invertida, y resistencia de (1KΩ).
- 3. 2 DIAGRAMA DE CIRCUITOS CIRCUITO 1: RESISTENCIA CIRCUITO 2: (DIODO 1N4007 DIRECTO) CIRCUITO 3 (DIODO 1N4007 CONEXIÓN INVERSA)
- 4. 3 CIRCUITO 4: (DIODO ZENER CONEXIÓN DIRECTA) CIRCUITO 5: DIODO ZENER INVERSA
- 5. 4 MARCO TEÓRICO 1.1 ELEMENTOS LINEALES Y NO LINEALES Si se aplica una diferencia de potencial V entre los terminales de un material o elemento eléctrico, se establece una corriente eléctrica I a través de él. Como para cada diferencia de potencial aplicada hay una corriente correspondiente, se puede graficar la corriente I que fluye por el elemento en función del voltaje V que se le aplica, a esta gráfica de la corriente I en función de la diferencia de potencial V se le llama curva característica del elemento eléctrico. Para algunos elementos, la gráfica es una línea recta, como se muestra en la Figura1. A estos elementos se los denomina elementos lineales, mientras que para otros, la relación no es lineal (Fig. 2) este comportamiento corresponde a los elementos no-lineales. El empleo de curvas características I= f(V) nos da una visión general del comportamiento de los elementos eléctricos y también se las puede usar para facilitar la solución de circuitos eléctricos (encontrar corrientes producidas por determinados voltajes aplicados) cuando intervienen elementos no-lineales. 2.1 RESISTENCIA Al aplicar una misma diferencia de potencial a distintos materiales, la corriente que resulta en cada uno es diferente, ya que esta depende de la resistencia. La resistencia es la propiedad de los materiales que se opone al paso de la corriente, y la relación entre la diferencia de potencial, V, aplicado a un conductor y la corriente, I, que resulta, es la resistencia R, es decir, R= Las unidades SI de resistencia son 1ohm(Ω) = 1 volt/ampere
- 6. 5 2.2 CÓDIGO DE COLORES DE RESISTENCIAS 3.1 DIODO El diodo es un dispositivo de semiconductor, material extrínseco que adquiere unas propiedades especificas dependiendo del dopado o las impurezas que han sido añadidas a un configuración molecular, en la parte práctica es utilizado en el área de la electricidad con el objetivo de modificar diferentes señales de voltaje, regular el voltaje, emitir luz y muchas otras aplicaciones que no se abarcan en este informe. El diodo que se utilizará es el “rectificador” este tiene una curva característica. CURVA CARACTERÍSTICA DEL DIODO. La forma de funcionamiento de un diodo se puede apreciar observando la curva característica que se crea cuando se polariza, bien de forma directa, o bien de forma inversa. En ambos casos la curva gráfica muestra la relación existente entre la corriente y la tensión o voltaje que se aplicada a los terminales del diodo.
- 7. 6 En este gráfico correspondiente a la curva característica de un diodo, se puede observar un eje horizontal “x” y otro vertical “y” que se intersectan en el centro. En ese punto el valor del voltaje y de la intensidad de la corriente es igual a “0” volt. El eje vertical “y” muestra hacia arriba su parte positiva (+y) correspondiente al valor que puede alcanzar la intensidad de la corriente (Id) que atraviesa al diodo cuando se polariza directamente, mientras que hacia abajo su parte negativa (-y) muestra cuál será su comportamiento cuando se polariza de forma inversa (Ii). El eje horizontal “x” muestra hacia la derecha, en su parte positiva (+x), el incremento del valor de la tensión o voltaje que se aplicada al diodo en polarización directa (Vd). Hacia la izquierda del propio eje se encuentra la parte negativa (–x), correspondiente al incremento también del valor de la tensión o voltaje, pero en polarización inversa (Vi). 3.2 Diodo 1N4007 El Diodo 1N4007 es un dispositivos utilizado hoy en día en muchos proyectos electrónicos. Principales características • Tensión inversa de pico máximo: 1KV (VRRM) máx. • Tensión máxima en un circuito rectificador de madia onda con carga capacitiva: 500 V (Vef) • Rango de temperatura: - 65 ºC a +125 ºC • Caída de tensión: 1,1 V (VF) máx. • Corriente en sentido directo: 1 A (If) • Corriente máxima de pico: 30 A (Ifsm) máx. 4.1 DIODO ZENER El Zener es un diodo especial cuya curva característica se ilustra en la figura de abajo. En la zona de polarización directa el Zener se comporta como un diodo común, pero cuando es polarizado en inversa existe una tensión, VZ, denominada tensión Zener o tensión de ruptura, en la que el diodo permite la circulación de corriente sin que varíe, prácticamente, la caída de tensión entre sus extremos. 4.2 CÓMO FUNCIONA UN DIODO ZENER Cuando lo polarizamos inversamente y llegamos a Vz el diodo conduce y mantiene la tensión Vz constante aunque nosotros sigamos aumentando la tensión en el circuito. La corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente inversa (Iz). Se llama zona de ruptura por encima de Vz. Antes de llegar a Vz el diodo zener NO Conduce. Cuando está polarizado directamente el zener se comporta como un diodo normal.
- 8. 7 DATOS EXPERIMENTALES OBTENIDOS TABLA 1 RESISTENCIA (1KΩ) OBSERVACIONES SALIDA FUENTE: 3v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 6v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 9v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 12v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V
- 9. 8 Datos: TABLA 2 DIODO CONECCION DIRECTA OBSERVACIONES SALIDA FUENTE: 3v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 6v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 9v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 12v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V
- 10. 9 Datos: TABLA 3 DIODO CONEXIÓN INVERTIDA OBSERVACIONES SALIDA FUENTE: 3v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 6v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 9v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V SALIDA FUENTE: 12v SALIDA A: 2,5 mA ESCALA V: 20 V
- 11. 10 GRÁFICAS Y ANÁLISIS 1.1 GRÁFICA RESISTENCIA 1.2 ANÁLISIS DE LA GRÁFICA (RESISTENCIA 1KΩ) Pendiente = G Conductancia (lo inverso de R) La recta de tendencia G= Ω R= = R= 1 Ω R=1000 Ω R= 1 K Ω La pendiente de la gráfica nos permite encontrar el valor de la resistencia y coincide con el fabricante. Usamos una resistencia de 1 K Ω y en los cálculos nos dio 1000 Ω equivalente a 1 K Ω. Se puede ver la representación gráfica de la Ley de Ohm para ésta resistencia, (la intensidad en función al voltaje de la corriente). Los puntos representan los datos
- 12. 11 experimentales obtenidos y la recta es la que mejor se ajusta a dichos datos experimentales. La pendiente de dicha recta es el valor de la resistencia, predicho por la Ley de Ohm, que resulta igual a 1 K Ω. *La Ley de Ohm establece las relaciones que existen entre potencial eléctrico (voltaje), corriente eléctrica y la resistencia. La Ley de Ohm expresa que: la corriente eléctrica a través de un conductor será igual a la diferencia de potencial entre la resistencia que halla en dicho conductor, es decir: Donde I es la intensidad o corriente eléctrica medida en Amperios. V es el potencial o voltaje medido en voltios. R es la resistencia medida en Ohms En fin, la corriente depende del voltaje y de la resistencia que halla en determinado conductor. Logramos percibir que en la gráfica a medida que aumentó el voltaje la intensidad aumentaba proporcionalmente. Entre mayor sea la diferencia de potencial o voltaje entre los extremos de un conductor, mayor será la corriente que fluya a través de él. Dicho esto podemos deducir que la corriente es directamente proporcional al voltaje. La pendiente de la gráfica nos permitió encontrar el valor de la resistencia y coincidió con el fabricante. Otro dato interesante, es que observando la gráfica de la resistencia podemos nombrarla como: elemento lineal. (Leer marco teórico). En base a un programa en el celular, que insertamos los colores de la resistencia utilizada en este práctico; obtuvimos el valor de 1000Ω. Esto sirvió para comprobar que estábamos utilizando realmente una resistencia de 1000Ω que equivale a 1KΩ.
- 13. 12 2.1 GRÁFICA DIODO EN CONEXIÓN DIRECTA E INVERSA 2.2 ANÁLISIS La pendiente de la recta tangente aumenta a medida que se acerca a la asíntota. Aumenta la conductancia en conexión directa del diodo. En esa región hay baja resistencia, porque aumenta la conductancia. Datos observables: resistencia es inversa a la conductancia. CUANDO CONECTAMOS INVERSO Diodo conexión inversa: Comienza horizontal pero después va muy lento, crece muy lentamente la pendiente. La pendiente de la gráfica en ese sector crece muy lentamente, la conductividad en este cuadrante es muy baja (R=alta) nunca va llegar a la conductividad plena.
- 14. 13 3.1 Segunda parte del PRÁCTICO (2/05/17): EJERCICIO PRÁCTICO CON ZENER 3.2 ANÁLISIS Cuando un zener esta polarizado de manera directa, se comporta como un diodo normal, y cuando está polarizado de manera inversa, mientras el voltaje es menor pasa únicamente una mínima corriente por el diodo. Otro dato interesante, es que observando la gráfica podemos nombrar al diodo utilizado en esta práctica como: elemento no lineal (leer marco teórico).
- 15. 14 CONCLUSIONES La diferencia de potencial (V) de nuestro circuito es proporcional a la intensidad de corriente (I) que circula por el mismo, es decir V= R*I, siendo la constante de proporcionalidad la resistencia. Podemos concluir que nuestro circuito coincide con lo que dice la Ley de Ohm. Habiendo comprobado que la Ley de Ohm se cumple en un circuito como el nuestro, podemos concluir también que al no saber el valor de una resistencia, el valor puede ser medido utilizando las relaciones que implica esta Ley. Durante esta práctica hemos logrado comprender el comportamiento de los dos diodos utilizados, (diodo 1N4007 y diodo zener). Usando la teoría los datos obtenidos coinciden con dicha teoría. Eso observando las dos gráficas obtenidas de los diodos. Si leemos el marco teórico y las gráficas que están en dicho marco teórico, trazamos las gráficas tal como dice la teoría. También podemos afirmar que la conductancia aumenta en conexión directa del diodo, y a la vez disminuye en conexión inversa.