Laoratorio 1.docx

LABORATORIO DE FISICA ELECTROMAGNETICA MEDICIONES ELECTRICAS

DARLY BRISEDT GÓMEZ DÍAZ 1151800 SUSANA ROJAS TRIANA 1151717 SAMANTHA ELIANA ZAMORA AMAYA 1151795 DIEGO MAURICIO ESPINOZA FERNÁNDEZ 1151783

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER PLAN DE ESTUDIOS DE ING. SISTEMAS

SAN JOSE DE CUCUTA 2019

RESUMEN

Las mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas. La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas. En el siguiente laboratorio se buscara determinar las resistencias eléctricas, sus mediciones y sus circuitos con un multímetro el cual su resultado serán voltajes y corrientes.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Reconocer y utilizar el multímetro digital para medir algunos componentes básicos de los circuitos eléctricos, fuentes de voltaje, corrientes y resistores.

OBJETIVOS ESPECIFICOS: 1. 2. 3. 4.

Aplicar el código de colores para determinar valores de resistencias eléctricas. Realizar mediciones directas de resistencia con un multímetro. Analizar circuitos eléctricos simples. Realizar mediciones directas de voltajes y corrientes con un multímetro.

.DESARROLLO TEORICO

UNIDADES ELÉCTRICAS La introducción de las magnitudes eléctricas requiere añadir una nueva unidad fundamental a la física: la de carga eléctrica. Esta unidad, que no puede derivarse de las unidades de la mecánica, fue originalmente denominada Coulomb (término castellanizado a culombio, cuyo símbolo es C) en honor a Charles-Augustin de Coulomb, primero que midió directamente la fuerza entre cargas eléctricas. Debido a la gran dificultad de medir directamente las cargas eléctricas con precisión, se ha tomado como unidad básica la unidad de corriente eléctrica, que en el Sistema Internacional de Unidades es el amperio. La

unidad de carga resulta entonces una unidad derivada, que se define como la cantidad de carga eléctrica que fluye durante 1 segundo a través de la sección de un conductor que transporta una intensidad constante de corriente eléctrica de 1 amperio:

𝑪 = 𝑨. 𝒔 Voltio (V, unidad de potencial eléctrico y fuerza electromotriz) El voltio se define como la diferencia de potencial a lo largo de un conductor cuando una corriente con una intensidad de un amperio utiliza un vatio de potencia:

𝑽=

𝑱 𝑪

=

𝒎𝟐 .𝒌𝒈 𝑺𝟑 . 𝑨

Ohmio (Ω, unidad de resistencia eléctrica) Un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor cuando una diferencia de potencial constante de 1 voltio aplicada entre estos dos puntos produce, en dicho conductor, una corriente de intensidad 1 amperio, cuando no haya fuerza electromotriz en el conductor:

𝑽 𝒎𝟐 . 𝒌𝒈 Ω= = 𝟑 𝟐 𝑨 𝒔 . 𝑨 Siemens (S, unidad de conductancia eléctrica) Un siemens es la conductancia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor que tiene un ohmio de resistencia:

𝑺=

𝟏 𝛀

Faradio (F, unidad de capacidad eléctrica) Un faradio es la capacidad de un condensador entre cuyas armaduras aparece una diferencia de potencial eléctrico de 1 voltio cuando está cargado de una cantidad de electricidad igual a un culombio:

𝑨. 𝒔 𝑪 𝑪𝟐 𝑪𝟐 𝒔𝟐 . 𝑪𝟐 𝒔𝟒 . 𝑨𝟐 𝑭= = = = = = 𝑽 𝑽 𝑱 𝑵. 𝒎 𝒎𝟐 . 𝒌𝒈 𝒎𝟐 . 𝒌𝒈

MULTÍMETRO Multímetro digital donde pueden medirse varias magnitudes eléctricas. Un multímetro, llamado también polímetro o tester, es un instrumento que ofrece la posibilidad de medir distintas magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de

voltímetro, amperímetro y óhmetro. Es utilizado frecuentemente por el personal técnico en toda la gama de electrónica y electricidad. Existen distintos modelos que incorporan además de las tres funciones básicas antes citadas otras mediciones importantes, tales como medida de inductancias y capacitancias; comprobador de diodos y transistores; o escalas y zócalos para la medida de temperatura mediante termopares normalizados. También hay multímetros con funciones avanzadas que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos; el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor bajo prueba; realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución; sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual (potencia = voltaje * intensidad); utilizarse como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente; realizar comprobaciones de circuitos de electrónica del automóvil y grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje. Este instrumento de medida por su precio y su exactitud sigue siendo el preferido del aficionado o profesional en electricidad y electrónica. Hay dos tipos de multímetros: analógicos y digitales.

DETALLES EXPERIMENTALES

El primer laboratorio de física electromagnética (mediciones eléctricas) está dividido en dos prácticas, en la primera práctica el profesor, nos mostró que es un Multímetro, lo pudimos observar físicamente y cada grupo tenía un equipo de estos, nos explicó y enseñó el funcionamiento del mismo, nos enseñó cada escala y sus respectivas mediciones, el equipo al moverlo de escala nos indica en la pantalla donde deben ir los cables para una mejor medición y si se llega a tomar alguna medición sin el correcto uso se puede llegar a quemar, nos dio ejemplos donde podemos utilizar este equipo, luego cada grupo de trabajo se dispuso a tomar las mediciones de resistencia a unos Resistores utilizando código de colores en escalas (𝑀Ω, 𝑘Ω, Ω). Para la segunda parte del laboratorio que lo realizamos a los ocho días en la segunda práctica de laboratorio, tomamos la medición de diferencial de Potencial en (Voltaje), en grupo hicimos esta práctica, el profesor nos explicó como armar los circuitos teniendo en cuenta la referencia de la guía y tomamos los datos.

RESULTADOS EXPERIMENTALES Análisis: 1. Cuando usted ensaya el multímetro uniendo las puntas de prueba entre sí. ¿Qué lectura ofrece el instrumento cuando sus puntas están en contacto? Nos da entre 0 y 0.1 Ohmios, si juntas las dos puntas no habría mas resistencia que la del propio cable y como no son kilométricas para que hubiera una resistencia apreciable. 2. ¿Cuál debe ser el criterio para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir una resistencia? Es que genere la mayor cantidad de cifras significativas. 3. ¿Qué ocurre cuando se mide continuidad y uno de los cables de medición está roto? No se puede marcar continuidad el multímetro que se utilice para medirla. 4. ¿Los seres humanos tienen resistencia eléctrica? Explique Según lo estudiado e investigado en internet los seres humanos si poseen resistencia eléctrica, y su resistencia depende del estado de la superficie de contacto (si la piel esta húmeda o seca, etc.). El valor máximo de resistencia se establece en 3000 Ohmios y el mínimo en 500 Ohmios. 5. ¿Qué puede concluir de la suma de los valores de voltaje 𝑉1 y 𝑉2 comparados con 𝑉𝐴𝐵 de la tabla 3? Se puede concluir que la suma del voltaje 1 y la suma del voltaje 2 da 11.59 que redondeado da el voltaje total que en nuestro caso fue de 12 y 𝑉𝐴𝐵 que fue cuando usamos el multímetro en dos resistencia diferentes nos da 12 voltios. 6. La corriente I que circula por un circuito depende del voltaje aplicado? En un circuito al aplicar un voltaje alto, éste tiende a mover una gran cantidad de electrones por los conductores, ya que es mucha fuerza eléctrica que los empujará a circular; en cambio si el voltaje es pequeño, tenderá a provocar una corriente de electrones muy baja. Pero si se aplica el voltaje a un material aislante, posiblemente no hará mover a los electrones, ya que los átomos de estos materiales ejercen una fuerza de atracción muy fuerte que no los dejan circular. Por tal motivo, la corriente que puede circular

por un circuito o conducto, dependerá del voltaje aplicado y del valor de la resistencia eléctrica. 7. ¿Cuál debe ser el criterio para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir un voltaje o una intensidad de corriente? Para medir el voltaje debes conectar el multímetro en paralelo, para medir la intensidad lo debes conectar en serie si conectas dos resistencias en serie y paralelo, si serán diferentes intensidades y voltajes. 8. ¿Cuál es el fundamento por el cual para medir una corriente debe colocarse el amperímetro en serie con el elemento en cuestión? Porque los elementos en serie son atravesados por la misma corriente y colocándolo en serie mide la misma corriente que pasa por el elemento. Si se colocara en paralelo mediría la corriente que pasa por el amperímetro, que en general es diferente de la corriente que pasa por el otro tramo. 9. ¿Porque debe colocarse el voltímetro en paralelo con el elemento de referencia para medir una diferencia de potencial? La corriente eléctrica circula por todas las ramas del circuito (los cables, en un circuito real). Cuando tienes dos ramas en paralelo, la corriente se bifurca por esas ramas. Así que cuando colocas un voltímetro en paralelo con los terminales del elemento que deseas medir (en este caso, una resistencia), la corriente que llega a la bifurcación del montaje en paralelo se repartirá entre la que circula por el voltímetro y por la resistencia, cuya caída de potencial deseas medir. 10. En un gráfico indique como se deben conectar dos medidores para medir simultáneamente la corriente y el voltaje en el circuito de la figura 4

El amperímetro (A) que mide la corriente debe ser conectado EN SERIE con el circuito. El voltimetro (v) que mide la diferencia de potencial debe ser conectado EN PARALELO con el circuito o con el elemento al cual se desea medir su caída de potencial. Para ambos instrumentos, debe establecerse la ESCALA MAYOR para asegurar que la medición se encuentra dentro del rango de lectura del instrumento. El multímetro. Debe identificarse si la fuente de energía es ALTERNA o CONTINUA para realizar las conexiones respectivas. Debe asegurarse que la pila o batería este en optimas condiciones, en caso de ser necesaria renovarla. Tener cuidado con la función del OHMIMETRO, siempre eligiendo la escala mas alta de lectura en caso de no conocer el valor de la resistencia. No confundir las funciones del multímetro o su tiempo de vida se acortara. 11. Incluya en el informe las tablas 1,2 y 3 debidamente diligenciadas.

PROCESAMIENTO DE DATOS

PRIMERA PARTE: B- Medición directa de la Resistencia. 1. Tome el multímetro y ponga la perilla en la posición de OHMs(Ω) que corresponda a la escala más alta. Seguidamente conecte las puntas de prueba (roja en el conector +VΩ y negra al COM). Usted debe ensayar el instrumento uniendo las puntas de prueba entre sí. 2. Tome el primer resistor y póngalo ente las puntas de prueba del óhmetro. Registre en la tabla 2 el valor obtenido en la máxima escala. Si la lectura es pequeña, cambie a la escala inmediatamente inferior y registre la nueva lectura en la Tabla 2. No olvide tener en cuenta la escala (MΩ, kΩ, Ω). 3. De todas las lecturas obtenidas para el resistor en cada escala decida cuál es el valor más apropiado y regístrelo como el valor medio que corresponde a la resistencia. 4. Repita todos los pasos para cada uno de los tres resistores dados y consigue los datos en la Tabla 2. 5. Compara el valor medido de las 3 resistencias dadas con el valor teórico según el código de colores. Anota los resultados en la tabla 3

CONCLUSIONES

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En esta práctica aprendimos los pasos que debemos realizar para elaborar una medición correcta y segura. En todos los aparatos de medida hay que empezar utilizando las escalas mayores y posteriormente se va reduciendo hasta que tenemos una medida con un número de decimales suficiente, es decir, significativa. Los instrumentos digitales suelen ser más resistentes que los analógicos, pero también se pueden estropear si se les pone en una escala menor que la de la señal. La interacción de los dos métodos para medir el valor de las resistencias, nos permite de una manera más rápida y confiable escoger la escala adecuada (código de colores) y obtener el valor más preciso y con mayores decimales (medición con el multímetro). En esta práctica aprendimos diversas características de ciertos instrumentos que son usados comúnmente en diferentes mediciones, como lo son: el voltaje, la resistencia, la frecuencia, entre otros. Es importante conocer de qué forma vamos a usar el Multímetro, pues si le damos un uso indebido, podemos dañar dicho instrumento como los fusibles u obtener cálculos inexactos que a la larga puedan dañar y dar errores en el trabajo a realizar.

BIBLIOGRAFÍA 

Guías de laboratorio de física Electromagnética, UFPS, Cúcuta 2019. Laboratorio, Mediciones Eléctricas. Páginas: 5-10

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Bureau international des poids et mesures (2006). «cap.2, pág.54». Le Système international d'unités (8ª edición). ISBN 92-822-2213-6. «Le farad est la capacité d’un condensateur électrique entre les armatures duquel apparaît une différence de potentiel électrique de 1 volt, lorsqu’il est chargé d’une quantité d’électricité égale à 1 coulomb.»