Lab Física II: marzo 2012

lunes, 19 de marzo de 2012

Potenciómetro

Un potenciómetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, 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.

Existen dos tipos de potenciómetros:

§ Potenciómetros impresos, realizados con una pista de carbón o de cermet sobre un soporte duro como papel baquelizado, fibra, alúmina, etc. La pista tiene sendos contactos en sus extremos y un cursor conectado a un patín que se desliza por la pista resistiva.

§ Potenciómetros bobinados, consistentes en un arrollamiento toroidal de un hilo resistivo (por ejemplo, constantán) con un cursor que mueve un patín sobre el mismo.

Videos:

http://www.youtube.com/watch?v=x4I_i2P4QTg

http://www.youtube.com/watch?v=rATWYa3T03A

http://www.youtube.com/watch?v=9J-H-E-f-Sg

http://www.youtube.com/watch?v=_ieH6YD4nxk

http://www.youtube.com/watch?v=U_oxxIOv67A

http://www.youtube.com/watch?v=efEd-0Rkuu4

http://www.youtube.com/watch?v=g419iNAIphM

http://www.youtube.com/watch?v=4fR-A4qkAPw

http://www.youtube.com/watch?v=zHdqkApkhPU

http://www.youtube.com/watch?v=WSx0mHbCpFY

Potencial Eléctrico

El potencial eléctrico en un punto es el trabajo que debe realizar un campo electrostático para mover una carga positiva,desde el punto de referencia, dividido por unidad de carga de prueba. Dicho de otra forma, es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga unitaria q desde la referencia hasta el punto considerado en contra de la fuerza eléctrica. Matemáticamente se expresa por:

W= Trabajo

Q= carga

Diferencia de Potencial Eléctrico:

Considérese una carga de prueba positiva en presencia de un campo eléctrico y que se traslada desde el punto A al punto B conservándose siempre en equilibrio. Si se mide el trabajo que debe hacer el agente que mueve la carga, la diferencia de potencial eléctrico se define como:

El trabajo w puede ser positivo, negativo o nulo. En estos casos el potencial eléctrico en B será respectivamente mayor, menor o igual que el potencial eléctrico en A. La unidad en el SI para la diferencia de potencial que se deduce de la ecuación anterior es Joule/Coulomb y se representa mediante una nueva unidad, el voltio, esto es: 1 voltio = 1 joule/coulomb.

Videos:

http://www.youtube.com/watch?v=xH-HLg3Rb4k

http://www.youtube.com/watch?v=Idbar5e65SQ&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=xn_0FzCcrLU&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=-QlwkJaAwjE&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=jmIVBEaNaTU&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=ff7usu2N7TE&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=baubdAWHyo0

http://www.youtube.com/watch?v=kzzjNd2DJlo

http://www.youtube.com/watch?v=fO6Kfe4RrZk

http://www.youtube.com/watch?v=_iJuxvjWvNY&feature=related

lunes, 5 de marzo de 2012

Diodos y Circuitos Electricos

Diodos:
Un diodo es un elemento semiconductor que esta formado por cristales de 2 tipos: P y N. Permite el paso de la corriente electrica en un solo sentido siendo este cuando esta polarizo directamente, si fuese el caso contrario, es decir, inversamente se comporta como un aislante

TIPOS:
Diodo Avalancha:

Un diodo avalancha, es un diodo semiconductor diseñado especialmente para trabajar en tensíón inversa.

Diodo Emisor de luz (LED)

Diodo emisor de luz, también conocido como LED es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la union PN del mismo y circula por él una corriente electrica.

Fotodiodo:

Un fotodiodo es un semiconductor construido con una union PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz.

Diodo Túnel:

El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión PN, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-tension.

Diodo Zener:

Un diodo Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas.

Circuitos Electricos:

Un circuito es una red eléctrica (interconexión de dos o más componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribución lineales (líneas de transmisión o cables) pueden analizarse por métodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrónicos es denominado un circuito electrónico. Estas redes son generalmente no lineales y requieren diseños y herramientas de análisis mucho más complejos.

Partes

Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. En la figura 1 se ven 9 componentes entre resistores y fuentes.
Nodo: Punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. A, B, D, E son nodos. Nótese que C no es considerado como un nodo puesto que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial o tener tensión 0 (V_A - V_C = 0).
Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red y que a su vez forman un lazo.
Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
Conductor: Comúnmente llamado cable; es un hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une los elementos para formar el circuito.

Clasificación

Los circuitos eléctricos se clasifican de la siguiente forma:

${\color{Blue}\mbox{Tipo de señal}} \quad \begin{cases} \mbox{Corriente continua} \\ \mbox{Corriente alterna} \end{cases}$

${\color{Blue}\mbox{Tipo de régimen}} \quad \begin{cases} \mbox{Corriente periódica} \\ \mbox{Corriente transitoria} \\ \mbox{Permanente} \end{cases}$

${\color{Blue}\mbox{Tipos de componentes}} \quad \begin{cases} \mbox{Eléctricos} \\ \mbox{Electrónicos} \quad {\begin{cases} \mbox{Digitales}\\ \mbox{Analógicos} \\ \mbox{Mixtos} \end{cases}} \end{cases}$

${\color{Blue}\mbox{Tipo de configuración}} \quad \begin{cases} \mbox{Serie} \\ \mbox{Paralelo} \\ \mbox{Mixto} \end{cases}$

Videos:http://www.youtube.com/watch?v=gfmeTxqLeX0http://www.youtube.com/watch?v=kB63Dv4haco&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=e9NEhL8qvRE&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=fEt91M_Ry88&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=t3Xw0px1qgI&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=ciCuOkY9sYA&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=oaXCbeiIwiIhttp://www.youtube.com/watch?v=l3uS4QIDB1ghttp://www.youtube.com/watch?v=zyE36od31EQ&feature=relatedhttp://www.youtube.com/watch?v=egkYsCOVkL4

Capacitancia

Capacitancia (condensador)
Es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacitancia también es una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para un potencial eléctrico dado. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga electrica almacenada en éste, se describe mediante la siguiente ecuación : ${C} = {Q \over V}$

La energia almacenada en un condensador, medida en julios, es igual al trabajo realizado para cargarlo. Consideremos un condensador con una capacidad C, con una carga +q en una placa y -q en la otra. Para mover una pequeña cantidad de carga $\mathrm{d}q$ desde una placa hacia la otra en sentido contrario a la diferencia de potencial se debe realizar un trabajo $\mathrm{d}W$ :

$\mathrm{d}W = \frac{q}{C}\,\mathrm{d}q$

Videos:
http://www.youtube.com/watch?v=JyBaQypRvII
http://www.youtube.com/watch?v=yzaDLoFDQoE&feature=fvwrel
http://www.youtube.com/watch?v=vHVv3rs2FYA&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=rN2z-rYtZDU&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=_WheLp0RdLQ&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=oDGjWOabJ2E&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=wpl8AHUgcUU&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=v-NNCLE5ckA
http://www.youtube.com/watch?v=5agLoJL68LM&feature=related

Codigo de Colores

Resistencia:

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente.

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens.

La resistencia de cualquier objeto depende únicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valor que se mantendrá constante. Además, de acuerdo con la ley de ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dicha resistencia.

$R = {V \over I}$ Codigo de Colores

Regiones Equipotenciales

Líneas Equipotenciales

La diferencia de potencial entre dos puntos es el trabajo empleado para llevar la unidad de carga positiva de uno a otro. El potencial cero se establece por convención, en general en el infinito. La función potencial se define en cada punto como la diferencia de potencial entre ese punto y el infinito. Es una función escalar, que asigna a cada punto un trabajo (producto escalar de fuerza por distancia).

Las líneas equipotenciales son intersecciones de las superficies equipotenciales con el plano del dibujo.

Nótese que las líneas equipotenciales no pueden cortarse (un punto no puede tener dos potenciales distintos al mismo tiempo)

Las líneas equipotenciales no tienen ninguna dirección definida. Una carga de prueba situada sobre una línea equipotencial no tiende a seguirla, sino a avanzar hacia otras de menor potencial.

Al contrario que las líneas de campo eléctrico, las líneas equipotenciales son siempre continuas. No tienen principio ni final.

2.- Estudio de un campo eléctrico estacionario a partir de las líneas equipotenciales.

El campo eléctrico es menos el gradiente del potencial. Eso tiene varias consecuencias útiles para deducir las líneas de fuerza del campo eléctrico a partir de las equipotenciales:

El campo eléctrico es una función vectorial, que se representa con flechas direccionales asociadas a las líneas de campo: la dirección de la fuerza producida en una carga de prueba positiva. Las líneas de campo eléctrico empiezan en las cargas positivas y acaban en las negativas.

Las líneas de campo eléctrico cortan a las equipotenciales y son perpendiculares a ellas, porque van en la dirección para la que el cambio de potencial por unidad de distancia es máximo. (Si hubiera una componente del campo eléctrico paralela haría falta trabajo para mover una carga a lo largo de la línea equipotencial, contra la componente del campo. Y eso entra en contradicción con la definición de potencial.)

Las líneas de campo eléctrico no se cortan entre sí, porque las equipotenciales tampoco lo hacen.

La separación de las líneas equipotenciales indica la intensidad del campo eléctrico. Cuanto más juntas están, mayor es el módulo del campo. (Por supuesto, suponiendo que las líneas equipotenciales se hayan trazado con una diferencia de potencial fija de una a la siguiente) Si las líneas equipotenciales tienen una separación uniforme, se puede asumir que el campo eléctrico es constante.

Configuración de dos placas paralelas

En nuestro caso, en el experimento de las placas paralelas, en lugar de medir con un intervalo fijo de potencial lo hemos hecho con uno de distancia. (Vid. Tabla 1) Aproximando por el método de los mínimos cuadrados, hemos hallado una recta (representada junto con los puntos obtenidos en la gráfica 1) y = ax + b en la que están contenidos todos los puntos del plano dados por el par de puntos respecto de los ejes coordenados correspondientes (distancia a la placa izquierda, potencial), así que nuestro campo eléctrico es uniforme.

Como la diferencia de potencial es la integral del campo eléctrico de un punto a otro, y la diferencia de potencial entre dos puntos X1 y X2 resulta ser a(X1 - X2), se deduce que el campo eléctrico en la recta que une los centros de las placas tiene como módulo la constante a. Su dirección es perpendicular a las líneas equipotenciales obtenidas, puesto que en esa zona son verticales, y su sentido el que va de la placa positiva a la negativa. (Los potenciales aumentan al acercarse el punto a la placa izquierda, lo que quiere decir que ésta es la positiva)

Las líneas equipotenciales son, en el centro, rectas verticales, pero cerca de las placas curvan hacia ellas cerca de los extremos. Eso quiere decir que hay una concentración adicional de carga en el borde (Vid. Tabla 2 y Gráfica 2)

Las líneas de campo serán, en la zona media (con la Y tomando valores de -4 a 4 cm. aproximadamente, Vid. Tabla 2), rectas perpendiculares a ambas placas. Las que están por encima y por debajo se curvarán en los extremos para mantener la relación de perpendicularidad con las equipotenciales.

Las líneas equipotenciales (continuas) y el campo eléctrico (líneas de fuerza representadas por las gradaciones de color y sentido indicado por las puntas de flecha) causados por dos placas paralelas con una diferencia de potencial establecida entre ellas responden a un esquema semejante a éste:

Videos:

http://www.youtube.com/watch?v=C44voj7Gg2w

http://www.youtube.com/watch?v=Q2qzOCs1jjo

http://www.youtube.com/watch?v=1F665s-N-BM

http://www.youtube.com/watch?v=3qldFh4NAaA

http://www.youtube.com/watch?v=zxmGUpIF7dw

http://www.youtube.com/watch?v=3MeAGZDzl9U&feature=relmfu

http://www.youtube.com/watch?v=1F665s

Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que la intensidad electrica que circula entre dos puntos de un circuitoelectrico es directamente proporcional a la tension electrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia electrica, que es inversa a la resistencia electrica

La ecuación matemática que describe esta relación es:

$I= {G} \cdot {V} = \frac{V}{R}$

Tipos de Circuitos:

- Circuito en serie:Es el conjunto de elementos pasivos o activos (resistencias, capacitores, inductores, fuentes de voltaje, fuentes de corriente) conectados secuencialmente entre si donde todos los elementos tienen la misma corriente y el voltaje se divide en cada uno de los elementos. En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor

-Circuito en paralelo:

El circuito paralelo es una conexión donde, los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

Así como un circuito serie se caracteriza por tener un solo valor de corriente, un circuito en el cual todos sus componentes están en paralelo se caracteriza por tener un solo valor de tensión y diversos valores de corriente según los valores de resistencia de cada rama en paralelo.

Videos:

http://www.youtube.com/watch?v=AaCJtVbK-F0
http://www.youtube.com/watch?v=eZYHD74kTA0&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=uiADQTGF5Ng&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=rNeekdez5b8&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=b6NLzdoFR_c&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=gu9bPpU7Mw4&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=4qazAVmz5Yc&feature=related