AYUDA

Introducción

• Tableta de conexiones que dispone de 6 nudos eléctricos, cada uno de los cuales tiene cuatro clavijas, permitiendo el montaje de diversos circuitos. Disponemos de dos tabletas de conexiones diferentes.
• Resistencias , de valor nominal conocido, y valor real desconocido: el programa asigna a cada resistencia un valor real aleatorio alrededor del valor nominal de la resistencia, y comprendido entre los márgenes de tolerancia de la misma (normalmente 5%). Este valor real es desconocido para el usuario, conociéndose únicamente el valor nominal. Se dispone también de una resistencia incógnita, cuyo valor nominal es desconocido, y que el programa escoge de forma aleatoria entre 4 y 8 kΩ.
  
• Condensadores y autoinducciones de diferentes valores nominales.
  
• Cables , para la realización de montajes.
  
• Generador de corriente continua constituido por tres fuentes independientes. Una de ellas suministra un voltaje al circuito de aproximadamente 5 V (en realidad, se modeliza como un generador de intensidad de 0,4618 A y 10,9 Ω), y dos variables entre 0 y 30 V.
  
• Generador de funciones , capaz de suministrar una corriente alterna sinusoidal o una onda cuadrada, de amplitud variable entre 0 y 10 V, y frecuencia variable entre 0,5 Hz y 3 MHz.
  
• Multímetro digital permite medir diferencias de potencial e intensidades en corriente continua y alterna, y resistencias. En los cálculos se tiene en cuenta su resistencia interna (10 MΩ en modo voltímetro, y 0,003 Ω en modo amperímetro).
  
• Voltímetro analógico : simula un voltímetro analógico de resistencia interna pequeña (15 kΩ), muy apropiado para observar los errores sistemáticos.
  
• Osciloscopio: El programa laboratorio virtual hace uso del osciloscopio virtual , a cuyos autores agradecemos que nos permitan su utilización.
  

Descripción del programa

El programa presenta el aspecto que se muestra en las dos figuras siguientes, correspondientes a los dos tipos de tableta de conexiones de que se dispone:

Donde se observa en la parte superior la barra de menú , y en la parte inferior la “zona de trabajo ”.

Barra de menú

La barra de menú dispone de los siguientes sub-menús: Archivo , Componentes , Preferencias , Dispositivos , y Ayuda .

Archivo

• Nuevo circuito: elimina todos los cables y resistencias del circuito actual, para poder realizar uno nuevo.
• Salir para salir del programa.

Componentes

Permite seleccionar las resistencias, condensadores y autoinducciones que se van a utilizar en el montaje del circuito: se pueden añadir o eliminar marcando o desmarcando la casilla de selección que aparece a la izquierda de los valores nominales. Los componentes escogidos aparecen en la bandeja situada a la izquierda, a partir de la cual se pueden colocar en la tableta de conexiones.

Preferencias

Permite mostrar las uniones eléctricas que existen entre las clavijas de la tableta de conexiones. Estas uniones se muestran mediante unas líneas grises sobre la propia tableta.

En la figura siguiente se observan dichas uniones eléctricas, para las dos tabletas de conexiones disponibles:

Dispositivos

Generador

Segundo dispositivo de medida

Ayuda

Permite visualizar este documento, así como documentos relacionados con las prácticas que se pueden realizar con el laboratorio virtual.

Dispositivos

Zona de trabajo

La zona de trabajo se divide en 5 partes:

1. Bandeja : donde aparecen los cables, resistencias, condensadores y autoinducciones que se pueden utilizar para la realización de montajes.
2. Tableta de conexiones donde se monta el circuito (se dispone de dos modelos de tableta de conexiones).
3. Multímetro digital para la medida de tensiones e intensidades.
4. Voltímetro analógico para la medida de diferencias de potencial. Este multímetro analógico se puede sustituir por otro multímetro digital o un osciloscopio, mediante el menú Dispositivos comentado anteriormente.
5. Generador : donde se puede seleccionar entre una generador de corriente continua o un generador de funciones .

Bandeja

Tableta de conexiones

Sobre la tableta de conexiones se realiza el montaje experimental. Para ello, hay que realizar los siguientes pasos:

1. Seleccionar un elemento de la bandeja : una resistencia, condensador, autoinducción o un cable. El elemento seleccionado queda indicado mediante un recuadro.
2. Se indica con un clic del ratón el primero de los puntos entre los cuales se desea colocar el elemento seleccionado, el cual cambia a color amarillo .
   
3. Se indica ahora el segundo punto, quedando de esta forma colocado el elemento.
   
4. Para colocar otro elemento, se repiten todos los pasos desde el punto 1.
5. Para eliminar cualquier elemento del circuito, basta con pinchar con el ratón en cualquiera de los puntos en los que está conectado.
6. Mediante la opción Nuevo circuito del menú de archivo , se pueden eliminar todos los elementos colocados en el montaje experimental.

A la hora de realizar las conexiones, hay que respetar las siguientes normas :

• Solamente se pueden realizar modificaciones del circuito con la fuente de alimentación apagada.
• Dentro de la tableta de conexiones, los elementos se pueden situar horizontalmente o verticalmente, entre dos nudos eléctricos contiguos.
• Si se trata de colocar un componente (resistencia, condensador o autoinducción) este debe colocarse etre dos puntos contiguos de la tableta de conexiones.
• Si se trata de un cable, puede conectarse entre dos puntos contiguos de la tableta de conexiones, o de un punto de la tableta de conexiones a una clavija de cualquiera de los aparatos que se están utilizando.
• No se pueden tender cables directamente de un aparato a otro: se deben conectar entre sí a través de la tableta de conexiones.
• No está permitido conectar un elemento entre dos conexiones del mismo nudo eléctrico.

Multímetro digital

El multímetro digital permite la medida de tensiones e intensidades en corriente continua y alterna, así como la medida de resistencias y frecuencias. Para obtener más información sobre el manejo de un multímetro digital real, pulsa aquí . A cotinuación se explica como se utiliza el multímetro digital del programa laboratorio virtual para la medida de estas magnitudes.

Para medir tensiones:

Recuerda que el multímetro, actuando como voltímetro deberá conectarse al circuito en paralelo .

1. Se conecta el multímetro a través de los conectores COM y VΩ en paralelo con la diferencia de potencial o tensión que se desee medir en el circuito correspondiente.
2. Se enciende el pulsando la el botón POWER .
3. Se pulsa la tecla V-- para medir tensiones en corriente continua, y V^ para corriete alterna.
   
4. Se observa la medida en la pantalla.

Para medir intensidades:

Recuerda que el multímetro, actuando como amperímetro, deberá conectarse al circuito en serie , es decir, se intercalará en el circuito como si se tratara de un elemento más.

1. Se conecta el multímetro, a través de los conectores COM y 100 mA en serie con el elemento en el que se desea medir la intensidad de corriente.
2. Se enciende pulsando el botón POWER .
3. Se pulsa la tecla A-- para medir intensidad de corriente continua y A^ para corriente alterna.
4. Se observa la medida en la pantalla.
5. Si la medida fuese mayor que 100 mA, deberá cambiarse el conector 100 mA  por el de 10 A .

Medida de resistencias:

Para medir el valor de una resistencia con el multímetro en su función de ohmetro, es necesario aislar la resistencia de cualquier otro elemento que pudiera haber en el circuito.
1. Se conecta el multímetro a través de los conectores COM y VΩ a la resistencia que se desee medir.
2. Se pulsa la tecla Ω .
3. La medida aparecerá en la pantalla, con sus unidades correspondientes.

Medida de frecuencias:

Tanto midiendo intensidades como tensiones en corriente alterna, al pulsar la tecla FREQ aparecerá en la pantalla la medida de la frecuencia.

Voltímetro analógico

El voltímetro analógico permite la medida de diferencias de potencial entre dos puntos de la tableta de conexiones. La medida se realiza mediante la lectura directa sobre la escala del aparato en voltios. Cuando la diferencia de potencial es negativa, la aguja desaparece por la parte izquierda de voltímetro. 

El programa laboratorio virtual, para la medida de tensiones en corriente alterna, utiliza el osciloscopio virtual . Para obtener información detallada de su funcionamiento, cosultar la página web del proyecto.
Los pasos básicos para su utilización son los siguientes:
1. Cuando se tiene seleccionado el osciloscopio como aparato de medida, este aparece como un programa independiente al laboratorio virtual. En el laboratorio virtual únicamente aparece un recuadro, con los terminales de conexión del canal 1 y el canal 2, tal y como muestra la imagen.



2. Una vez se ha montado el circuito deseado, se conectan los bornes de conexión del osciloscopio a los puntos donde se desea realizar la medida, mediante cables. Se puede utilizar un canal, o los dos canales simultaneamente.

correspondiente al canal I, o sobre el botón correspondiente al canal II.

5. Aparece un menú, en el que debemos seleccionar "Adquirir a través del puerto"


6. De esta manera, el osciloscopio recibirá la señal enviada por el programa laboratorio virtual. Ahora solamente hay que utilizar los mandos del osciloscopio para visualizar adecuadamente la señal, y comenzar a medir.
 

Generadores

Generador de corriente continua

El generador de corriente continua posee tres salidas independietes: una de ellas permite obtener un voltaje de aproximadamente 5 V, y las otras dos permiten obtener una tensión variable entre 0 y 30 V. Para obtener más información sobre la utilización de un generador de corriente continua real, pulsa aquí . A cotinuación se explica como se utiliza generador de corriete continua del programa laboratorio virtual.

En el programa se simula una fuente de alimentación de corriente continua con tres salidas:

• Una de ellas proporciona una tensión fija de aproximadamente 5 V.
• Otras dos variables de 0 a 30 V.

1. Con el generador apagado, se conectan dos de las salidas al circuito mediante sus respectivos cables. Se conecta una de las fuentes al circuito a través de los conectores rojo y negro.
2. Se pulsa el botón de encendido ( POWER ) para conectar la fuente. En caso de usar una de las fuentes variables, se selecciona el voltaje con los botones  +  y  -    hasta el valor de salida deseado.

Generador de funciones.

El generador de funciones permite obtener una corriente alterna de tipo sinusoidal u onda cuadrada de amplitud y frecuencia variable. La frecuencia se puede variar entre 0.5 Hz  y 3.0 MHz. La amplitud se puede seleccionar entre 0 y 10 V.



Mediante

Manual del profesor

Un aspecto muy importante del laboratorio virtual es que el programa es fácilmente configurable mediante la modificación de la página web desde la cual se ejecuta para adaptarlo a otras prácticas de circuitos de corriente continua y alterna. Más información al respecto se puede encontrar en el manual del profesor .

Problemas de funcionamiento

A la hora de utilizar el programa, hay que tener en cuenta las siguientes consideraciones, relacionados con pequeños errores del programa, pendientes de ser solucionados:

• En algunas ocasiones, no se ven correctamente los diferentes elementos del programa: para solucionar este problema, basta con “minimizar” y después “restaurar” la aplicación.
• Cada vez que se cierre la aplicación y se desee volver a iniciar, es necesario cerrar todas las ventanas del navegador.
• El programa solamente funciona con los navegadores: Microsoft Internet Explorer o Netscape 6.2 en entorno Windows, y Konqueror 3.3 bajo Linux. Para obtener más información acerca de los diferentes navegadores y sistemas operativos compatibles con el programa pincha en el enlace compatibilidades .

Acceso al programa

Para la correcta visualización del laboratorio virtual es necesario descargar el Plug-in "*J2SE Java Runtime Environment (JRE) versión 1.4.2 o superior" .
Y se debe utilizar preferente Microsoft Internet Explorer o Netscape 6.2 en entorno Windows, y Konqueror 3.3 bajo Linux. Para obtener más información acerca de los diferentes navegadores y sistemas operativos compatibles con el programa pincha en el enlace compatibilidades .

En el caso de utilizar Internet Explorer, en la barra de información situada debajo de la direcciones, puede aparecer el mensaje "Para ayudar a proteger su seguridad, Internet Explorer impidió que este archivo mostrara contenido activo que podría tener acceso al equipo. Haga clic aquí para ver opciones…" resaltado en color amarillo. En este caso, para ejecutar el programa es necesario pulsar con el ratón en dicha barra, y seleccionar la opción "Permitir contenido bloqueado...".

Para realizar las prácticas de la asignatura, selecciona el menú Prácticas que aparece a la izquierda.

Puedes empezar a practicar con el programa pulsando AQUÍ , y realizando los dos ejercicios siguientes:

Montaje 1

Como primer ejercicio vamos a realizar un montaje en corriente continua, y a medir la diferencia de potencial con el voltímetro analógico, y la intensidad con el amperímetro digital. El circuito se muestra en la figura siguiente.

Los pasos a realizar para el montaje de este circuito son los siguientes:

1. Selecciona entre los componentes, la resistencia de 560 Ω, que aparecerá en la bandeja.
2. Pincha con el ratón sobre la resistencia, y selecciona pinchando con el ratón los dos nudos de la bandeja de conexiones donde se debe de situar.
3. Coge un cable negro (pincha sobre el cable que aparece en la bandeja), y selecciona los puntos donde debe de ir conectado: en este caso entre del terminal negro del generador a la caja de conexiones.
4. Coge otro cable (observa que cada vez que colocas un cable sobre el circuito, tienes que ir a la bandeja de componentes, y pinchar sobre el gráfico del cable), y conéctalo ahora desde la bandeja al conector negro del amperímetro. Observa la figura para la correcta colocación de los cables.
5. Selecciona ahora un cable rojo, y conéctalo desde el conector  100 mA  del amperímetro, hasta la caja de conexiones. En realidad, el color de los cables es irrelevante.
6. Coge ahora otros dos cables, uno para el conector negro del voltímetro, y otro para el rojo.
7. Cierra ahora el circuito con un cable rojo desde la tableta de conexiones hasta el terminal rojo del generador.
8. Ahora ya puedes encender el voltímetro mediante el botón de POWER .
9. Selecciona el voltaje de la fuente a 9.0 V mediante los botones +  y  - .
   
10. Enciende ahora el multímetro digital mediante el botón POWER .
11. Y pulsa la tecla A--  para la medida de la intensidad en el circuito.
12. Comprueba que los resultados obtenidos para la medida son los mismos que aparecen en la imagen. El resultado puede diferir en aproximadamente un 5% debido a los errores accidentales, que son considerados en las medidas realizadas.
    

Montaje 2

Vamos a realizar ahora el montaje de un circuito en corriente alterna. Los pasos son muy parecidos a los realizados en el caso anterior, de modo que la explicación va a ser menos detallada. El montaje se muestra en la siguiente figura:

En primer lugar, hay que observar que vamos a utilizar una resistencia de 1500 Ω y un condensador de 4,4 μF. Además, los dispositivos que vamos a necesitar son también diferentes. Los pasos a seguir son los siguientes:

1. En primer lugar vamos a cambiar el Voltímetro Analógico por un Multímetro digital. Para ello vamos al menú de Dispositivos, seleccionamos Multímetro en el menú desplegable de Segundo dispositivo de medida.
2. Ahora vamos a cambiar el generador de corriente continua por un generador de funciones. Para ello, dentro del Menú Dispositivos > Generador seleccionamos Generador de funciones. Normalmente, a la hora de realizar las prácticas de laboratorio, ya aparecerán los dispositivos adecuados seleccionados, de modo que no habrá que realizar esta tarea de cambiar de dispositivos.
3. Ahora vamos a seleccionar los componentes que necesitamos. En primer lugar quitamos la resistencia de 560 Ω que ya no nos hace falta, en el menú Componentes > Resistencias, marcamos la resistencia de 560 Ω que de esta forma desaparecerá de la bandeja de componentes. Ahora seleccionamos la resistencia de 1500 Ω y el condensador de 4,4 μF.
4. Colocamos ambos componentes en la caja de conexiones, en la posición adecuada.
5. Conectamos mediante los cables los diferentes dispositivos a los puntos adecuados de la caja de conexiones.
6. Encendemos la fuente de alimentación mediante el botón POWER , y seleccionamos la frecuencia de 800.0 Hz y una tensión de 2.0 V mediante los botones +  y  - .
7. Encendemos ahora los multímetros mediante los botones POWER , y seleccionamos en cada uno de ellos la magnitud que deseamos medir, intensidad en corriente alterna  A^  para el multímetro superior, y diferencia de potencial en corriente alterna  V^   para el multímetro de la parte inferior.
8. Observa los resultados obtenidos. De nuevo, el resultado puede diferir en un 5% del mostrado en las imágenes de muestra, debido a los errores accidentales.
9. Observa también en el resultado que se ha seleccionado una diferencia de potencial de 2.0 V en el generador, aunque la medida es de 2.0 V / sqrt(2) = 1.4 V. Esto es debido a que el generador muestra la amplitud de la tensión o valor máximo, mientras que el multímetro muestra el valor eficaz.

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