En este laboratorio, aprenderás los fundamentos de la construcción, medición y análisis de circuitos eléctricos. Antes de comenzar, familiarízate con el entorno y las herramientas proporcionadas. Siguiendo instrucciones paso a paso, construirás un circuito simple, medirás sus propiedades y aplicarás leyes eléctricas fundamentales.
Objetivos Educativos
- Comprender la función de los componentes electrónicos: Obtén conocimiento sobre las funciones de componentes como protoboards, fuentes de alimentación, resistencias y multímetros en un circuito.
- Aprende construcción de circuitos: Domina las técnicas para construir un circuito en una protoboard, asegurando las conexiones y configuraciones adecuadas.
- Medir propiedades del circuito: Utilice un multímetro para medir propiedades eléctricas clave, incluido el voltaje y la resistencia, mientras comprende su importancia.
- Aplicar las leyes de Ohm y Kirchhoff: Analice el circuito matemáticamente aplicando estos principios fundamentales para determinar la resistencia, el voltaje y la corriente.
- Desarrollar habilidades de resolución de problemas: Aprende a solucionar problemas de configuraciones de circuitos, interpretar resultados de mediciones y verificar tus observaciones con predicciones teóricas.
- Documentar y guardar datos experimentales: Utilice herramientas digitales para registrar, guardar y analizar diagramas de circuitos y mediciones para referencia futura.
Protocolo
Delante de usted hay una protoboard, una fuente de alimentación y un multímetro.
- La protoboard es el panel blanco grande que tienes delante. Es una herramienta que permite construir un circuito fácilmente. Todo lo que está en una columna numerada está conectado a todo lo demás dentro de esa columna. Lo mismo ocurre con las filas X e Y.
- La fuente de alimentación es la caja gris en el estante. ¡Es como una toma de corriente! Proporciona la energía necesaria para nuestros circuitos.
- El multímetro es el rectángulo con contornos naranjas. Es una herramienta que permite estudiar la corriente así como el voltaje de tu circuito.
A su derecha hay contenedores que contienen varios componentes electrónicos. En este experimento, solo tendrá acceso a cables y resistencias.
Construyendo el circuito
- Toma dos cables del contenedor y colócalos delante de ti.
- Toma el extremo de uno de los cables y conéctalo al terminal negro de la fuente de alimentación.
- Toma el otro extremo del mismo cable y conéctalo en la fila X de la protoboard.
- Toma un extremo del otro cable y conéctalo al terminal rojo de la fuente de alimentación.
- Toma el otro extremo de este mismo cable y conéctalo en la fila Y de la protoboard.
La fuente de alimentación ahora está conectada a la protoboard. Ahora es posible usar las filas A a E para realizar el experimento.
- Enciende la fuente de alimentación con el interruptor y anota el valor mostrado en la fuente de alimentación.
- Tome un cable y conéctelo de la fila X a la ubicación A-10.
- Conecta la resistencia misteriosa del estante que tienes delante desde B-10 hasta B-11
- Tomar una resistencia del contenedor de tu derecha y conectarla de C-11 a C-12
- Usando la guía de colores, anota la resistencia del resistor.
- Toma un cable y conéctalo de la E-12 a la fila Y.
¡Has construido tu primer circuito! Este circuito podría haberse construido de muchas otras maneras. Aquí, se proporcionó la configuración exacta, pero lo importante es solo respetar las conexiones de la protoboard como se ilustra en el póster de la mesa.
Guardar un circuito
- En la esquina inferior derecha del menú principal de esta tableta, puede encontrar un botón que permite ver el circuito. Una vez en esta interfaz, puede ver un diagrama que representa el circuito que acaba de crear. En esta interfaz, hay dos botones accesibles. Uno para guardar la imagen en los resultados, otro para cambiar el tipo de visualización a una cámara.
- Guarda el diagrama y la vista de la cámara del circuito.
Medición de un circuito
¡Ahora que el circuito está construido, hay que estudiarlo! Para ello debes usar el multímetro.
- Toma un cable y conéctalo al jack central (COM) del multímetro.
- Toma otro cable y conéctalo al jack derecho (VHz) del multímetro.
- Asegúrate de que el dial central apunte a V.
- Ya estás listo para medir el voltaje de tu resistencia, para hacer esto, toma los dos extremos restantes de los cables y conéctalos a las ubicaciones D-11 y D-12.
Guardando el diagrama del circuito
- Apaga la fuente de alimentación
- Usando la resistencia y el voltaje anotados, utilice la ley de Ohm para calcular la corriente en la resistencia conocida y, por lo tanto, en el circuito.
- Con el voltaje medido y el voltaje proporcionado por la fuente de alimentación, usa la segunda ley de Kirchhoff para calcular el voltaje de la resistencia desconocida.
Ahora conoces el voltaje y la corriente de la resistencia misteriosa. Usa la ley de Ohm para descubrir su resistencia.
- Envía los resultados
Resultados esperados
Los resultados se encuentran siguiendo este enlace
- Comprensión de los componentes del circuito
- Los participantes reconocerán la función e importancia de varios elementos de circuito, incluyendo protoboards, resistencias, fuentes de alimentación y multímetros.
- Dominio del ensamblaje básico de circuitos
- Siguiendo el protocolo, los participantes construirán exitosamente un circuito eléctrico funcional utilizando una protoboard, cables y resistencias.
- Aplicación práctica de las herramientas de medición
- Los estudiantes ganarán confianza en el uso de un multímetro para medir voltaje y corriente, reforzando su comprensión de las propiedades eléctricas.
- Aplicación de las leyes de Ohm y Kirchhoff
- Los participantes aplicarán principios teóricos para calcular la corriente, las caídas de voltaje y la resistencia, conectando conceptos matemáticos con observaciones físicas.
- Habilidades de resolución de problemas mejoradas
- Los estudiantes solucionarán y corregirán errores en la configuración de circuitos, desarrollando habilidades de pensamiento crítico necesarias para aplicaciones prácticas en física e ingeniería.
- Aprecio la precisión y el registro de los datos
- Al guardar diagramas de circuitos y documentar resultados, los estudiantes comprenderán la importancia de la precisión y la reproducibilidad en los experimentos científicos.
- Vincular la teoría con la práctica
- Los participantes salvarán la brecha entre la teoría del aula y la aplicación en el mundo real, obteniendo una apreciación más profunda de la relevancia de los conceptos eléctricos en la tecnología cotidiana.
Significado y lecciones aprendidas:
- Entendiendo los circuitos eléctricos
Obtenga una apreciación práctica de cómo interactúan los componentes eléctricos para crear circuitos funcionales. - Técnicas de medición precisas
Aprende a operar un multímetro y registra datos confiables para el análisis de circuitos. - Aplicación de leyes teóricas
Aplicar las leyes de Ohm y Kirchhoff a problemas del mundo real, reforzando el conocimiento teórico con la aplicación práctica. - Solución de problemas sistemática
Desarrolla habilidades para identificar y resolver problemas en el ensamblaje y la medición de circuitos. - Registro y análisis de datos
Aprenda a documentar y analizar los resultados experimentales sistemáticamente, garantizando la reproducibilidad y la precisión. - Esta actividad proporciona una introducción completa al ensamblaje de circuitos, fomentando tanto la experimentación práctica como el pensamiento analítico. Con estas habilidades fundamentales, estará bien preparado para explorar temas avanzados en ingeniería eléctrica y física.
Resumen de la asignación por rango de calificación
Grados 6-8 (Escuela Intermedia):
EnfoqueIntroducción básica a los componentes del circuito y su ensamblaje.
ActividadesFamiliarización con protoboards, cables y resistencias. Ensamblaje práctico de un circuito simple y observación de propiedades eléctricas básicas.
Resultados de aprendizaje:
- Comprender los conceptos y la terminología básicos de los circuitos.
- Obtenga una introducción al uso de un multímetro para medir voltaje.
- Desarrolla habilidades básicas de resolución de problemas y confianza en el ensamblaje de circuitos.
Grados 9-10 (Escuela Secundaria Inferior):
Enfoque: Exploración intermedia de propiedades y mediciones de circuitos.
Actividades: Construcción de un circuito con una resistencia misteriosa y medición de voltaje y resistencia. Aplicación de la ley de Ohm para calcular la corriente.
Resultados de aprendizaje:
- Aplicar conceptos teóricos a mediciones prácticas.
- Desarrolla una comprensión más profunda del comportamiento de los circuitos, incluidas las caídas de voltaje y el flujo de corriente.
- Registra y analiza sistemáticamente los resultados experimentales.
Grados 11-12 (Escuela Secundaria):
Enfoque: Análisis avanzado y aplicación de principios eléctricos.
Actividades Medición de voltaje y resistencia, cálculo de corriente utilizando la ley de Ohm y análisis de una resistencia misteriosa utilizando la ley de Kirchhoff.
Resultados de aprendizaje:
- Domina el uso de un multímetro para mediciones precisas.
- Analizar circuitos matemáticamente para comprender el comportamiento eléctrico.
- Interpretar datos experimentales para resolver incógnitas, conectando los resultados con leyes teóricas.
- Documente los resultados de manera exhaustiva y articule los hallazgos en un formato estructurado.
Este enfoque escalonado asegura que los estudiantes de todos los niveles participen en el laboratorio de manera significativa, desarrollando habilidades progresivamente y preparándose para desafíos más complejos en física e ingeniería eléctrica.
Esenciales de laboratorio
Instrumentos
- Multímetro
- Conectando cables
- Resistencias
- Protoboard
- Fuente de alimentación
- Tabla de código de colores de resistencias
Productos
- Resistores desconocidos con códigos de color distintos
Diagrama
