REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

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MINISTERIO POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICADE LAS FUERZA ARMADA U.N.E.F.A, NCLEO VARGAS

3ER. SEMESTRE DE INGENIERA

Laboratorio de Fsica II, Prctica N 5

INSTRUMENTOS Y MEDICIONES ELECTRICAS. LEY DE OHMProf.: Ing. Yamilet Gutirrez. Integrantes:

T.S.U. Alberto Garca.

Mariana Hernndez 20.005.141

Carlos Mrquez 17.066.351

Jos A. Gagliardi 6.062.582

Josefa Machado 10.298.530

Anglica Ferras 15.545.185

Billi Henrquez 20.559.670

Luis Lpez 23.947.53

Catia La Mar, 21 de mayo de 2012

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN

Aprender a utilizar un multmetro para realizar medidas de diversas magnitudes elctricas (voltio, ohmio y corriente elctrica).

Aplicar el Cdigo de colores de las resistencias para determinar su valor terico. Comprobar la ley de Ohm

FUNDAMENTO TERICO

La medicin es un proceso de reconocimiento que se reduce a la comparacin, mediante un experimento fsico, de una magnitud dada con un valor de esta magnitud elegido como unidad. Las unidades se fijan por acuerdos internacionales y en general, siempre que ello sea posible, se materializan en condiciones rigurosamente establecidas. Esas aplicaciones en el campo de la electricidad y el magnetismo fueron adems desarrolladas en los aos 1860 bajo el activo liderazgo de Maxwell y Thomson a travs de la Asociacin Britnica para el Avance de la Ciencia (BAAS: British Association for the Advancement of Science). En 1874 la BAAS introdujo el sistema CGS, un sistema tridimensional de unidades coherente basado en las tres unidades mecnicas: centmetro, gramo y segundo, usando un rango de prefijos desde micro hasta mega para expresar mltiplos y submltiplos decimales. El siguiente desarrollo de la fsica como una ciencia experimental estuvo basado principalmente en este sistema. Las dimensiones de las unidades del CGS coherente en el campo de la electricidad y el magnetismo evidenciaron ser inconvenientes, sin embargo, en los aos 1880, la BAAS y el Congreso Internacional Elctrico, predecesor de la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC: International Electrotechnical Commission), aprobaron un conjunto coherente mutuo de unidades practicas. Entre ellas estaba el ohm para la resistencia elctrica, el volt para la fuerza electromotriz y el ampere para la corriente elctrica.

Corriente ElctricaEs el movimiento de cargas elctricas a travs de un circuito elctrico. La unidad de medida en el sistema internacional es el Amperio, cuya representacin es la A.Mltiplos y SubmltiplosKiloamperio (KA)=103=1000 AAmperio (A)=1miliamperio (mA)=10-3=0.001 Amicroamperio (A)= 10-6=0.000001Ananoamperio (nA)=10-9=0.000000001AMedicin de Corriente

El instrumento utilizado para medir la corriente se denominaAMPERIMETRO. Del mismo modo que para medir la cantidad de agua que pasa por un cao se coloca el medidor al paso del agua, un ampermetro debe de estar colocado de modo que toda la corriente pase por l. Esta manera de conectar un ampermetro se llama conexin en serie.Hay ampermetros para corriente continua (DC) y para corriente alterna (AC). Los bornes del ampermetro destinados a la corriente continua tienen un signo (+) (cable conector rojo) y el otro, un signo (-) (cable conector negro). Al conectar el ampermetro para DC debe cuidarse de que la polaridad del instrumento coincida con la polaridad de la fuente de alimentacin, de lo contrario se corre el riesgo de que el instrumento se malogre. Esta precaucin es innecesaria para la medicin de corriente alterna.Fuerza electromotriz o tension (voltaje).La f.e.m o tensin se obtiene como consecuencia de la diferencia de potencial que hay entre dos puntos. La unidad de medida en el sistema internacional es el Voltio. Su representacin es la letra V.

Mltiplos y SubmltiplosKilovoltio (KV)=103=1000 VVoltio (V)=1milivoltio (mV)=10-3=0.001 Vmicrovoltio (V)= 10-6=0.000001VMedicin de Voltaje

Para medir voltaje en un circuito se utiliza el Voltmetro, que se conecta entre los extremos del elemento a medir, es decir, se conecta en paralelo. Existen voltmetros para AC y DC.Ley de Ohm

La Ley de Ohm, postulada por el fsico y matemtico alemnGeorg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son:1. Tensin o voltaje"E",en volt (V).

2. Intensidad de la corriente" I ",en ampere (A).

3. Resistencia"R"en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.Postulado general de la Ley de OhmEl flujo de corriente en ampere que circula por un circuito elctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensin o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.

Frmula matemtica general de representacin de la Ley de Ohm

Desde el punto de vista matemtico el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Frmula General de la Ley de Ohm:

ResistenciaLa resistencia es la propiedad de los materiales de oponerse o resistir al movimiento de los electrones, lo cual hace necesario la aplicacin de un voltaje para producir un flujo de corriente. La unidad de resistencia en el sistema internacional es el Ohm y se simboliza con la letra griega Omega mayscula (). El smbolo de resistencia es R.

Losresistoresson fabricados en una gran variedad de formas y tamaos.

En las ms grandes, el valor del resistorse imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los ms pequeos no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza elcdigo de coloresSobre estos resistores se pintan unasbandas de colores. Cada color representa un nmero que se utiliza para obtener el valor final delresistor.

Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor, la tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final de laresistor.

La cuarta banda nos indica latoleranciay si hay quinta banda, sta nos indica su confiabilidad

1Kilohmio (K) = 1,000 Ohmios ()

1Megaohmio (M) = 1,000,000 Ohmios ()

1Megaohmio (M) = 1,000 Kilohmios ()

EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR

Materiales a Utilizar:

Seis (6) resistencias de cuatro (4) Bandas.

Resistencia1er. Color2do. Color3er. Color4to. Color

R1RojoRojoMarrnDorado

R2MarrnNegroRojoPlateado

R3MarrnVerdeNaranjaDorado

R4MarrnNegroRojoDorado

R5RojoVioletaNegroPlateado

R6VerdeAzulMarrnDorado

Instrumentos de medicin:

VOLTIMETRO

Un voltmetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito elctrico.

Los voltmetros, en esencia, estn constituidos de un galvanmetro sensible que se conecta en serie a una resistencia extra de mayor valor. A fin de que durante el proceso de medicin no se modifique la diferencia de potencial, lo mejor es intentar que el voltmetro utilice la menor cantidad de electricidad posible. Lo anterior es posible de regular con un voltmetro electrnico, el que cuenta con un circuito electrnico con un adaptadorde impedancia.

Para poder realizar la medicin de la diferencia potencial, ambos puntos deben encontrarse de forma paralela. Debido a esto, el voltmetro debe contar con una resistencia interna lo ms alta que sea posible, de modo que su consumo sea bajo, y as permitir que la medicin de la tensin del voltmetro se realice sin errores. Para poder cumplir con este requerimiento, los voltmetros que basan su funcionamiento en los efectos electromagnticos de la corriente elctrica, poseen unas bobinas con hilo muy fino y de muchas espiras, a fin de que, an contando con una corriente elctrica de baja intensidad, el aparato cuente con la fuerza necesaria para mover la aguja.

Se puede clasificar los voltmetros por los principios en los que se basan su funcionamiento.

Voltmetros electromecnicosEstos voltmetros, en esencia, estn constituidos por ungalvanmetrocuya escala ha sido graduada envoltios. Existen modelos paracorriente continuay paracorriente alterna.

Voltmetros electrnicosAaden unamplificadorpara proporcionar mayorimpedanciade entrada (del orden de los 20 mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es porque miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una sealsinusoidalperfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente frmula:

Voltmetros vectorialesSe utilizan con seales demicroondas. Adems del mdulo de la tensin dan una indicacin de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos elctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnologa actual ha permitido poner en el mercado versiones econmicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a laelectrnica.

Voltmetros digitalesDan una indicacinnumricade la tensin, normalmente en unapantallatipoLCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, deteccin de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea tcnicas de conversin analgico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numrico mostrado en una pantalla numrica LCD.

El primer voltmetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador deKaypro) en1954.

AMPERIMETROEs un aparato que intercalado en un hilo conductor, mide la intensidad de la corriente elctrica que circula por l. Consta de un imn fijo entre cuyos extremos se encuentra una bobina mvil capaz de girar alrededor de un eje. Al pasar la corriente por la bobina, se crea un campo magntico que hace moverse a la bobina. Una aguja unida a esta seala en una escala las desviaciones de la bobina, que son proporcionales a la intensidad de corriente.

Unampermetroes un instrumento que sirve para medir laintensidad de corrienteque est circulando por uncircuitoelctrico. Un microampermetro est calibrado en millonsimas de amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.

Bsicamente, el ampermetro es un simplegalvanmetro(instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente) con una resistencia en paralelo, llamadashunt. Disponiendo de una gama de resistenciasshunt, podemos disponer de un ampermetro con varios rangos o intervalos de medicin. Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por debajo de 1ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a uncircuito elctrico.

El aparato descrito corresponde al diseo original, ya que en la actualidad los ampermetros utilizan unconversor analgico/digitalpara la medida de lacada de tensinen unresistorpor el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leda por unmicroprocesadorque realiza los clculos para presentar en un display numrico el valor de la corriente elctrica circulante.

Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el ampermetro, por lo que ste debe colocarseen serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El ampermetro debe poseer unaresistenciainterna lo ms pequea posible con la finalidad de evitar una cada de tensin apreciable (al ser muy pequea permitir un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la corriente elctrica, estn dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.

En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podran soportar los delicados devanados y rganos mecnicos del aparato sin daarse, se les dota de un resistor de muy pequeo valor colocadoen paralelocon el devanado, de forma que solo pase por ste una fraccin de la corriente principal. A este resistor adicional se le denominashunt.

Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivacin, la pequea cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanmetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

Lapinza amperimtricaes un tipo especial de ampermetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.

Conexin de un ampermetro(A)en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad(I), as como la conexin del resistorshunt(RS).Los ampermetros pueden ser:Analgicos (unaaguja se mueve sobreuna escala y pasa por infinitos valores)

Digitales (muestran el valor numrico desaltos discontinuos: 1,2; 1,3; 1,4 etc.)

El ampermetro se coloca intercalado en el circuito en el que queremos medir la intensidad de corriente (circulacin de electrones): es como cortar el cable en un punto e intercalar entre los dos extremos del cable el ampermetro. Esto es lo que se llamacolocarlo en serie con el circuito.

Al colocarlo as, toda la corriente del circuito circula por el ampermetro.El circuito tiene ahora una resistencia aadida (RA) porque el ampermetro lo "carga" y ya no es el circuito que queramos estudiar, sino uno modificado.Para minimizar este efecto ponemos, paralelo al "mecanismo" del ampermetro y dentro de l, un cable "grueso" (con poca resistencia) para que casi toda la corriente pase por el cable y slo una parte vaya al mecanismo del ampermetro.

OHMETROEl ohmmetro u hmetro es un dispositivo que sirve para medir resistencias. El diseo de un hmimetro se compone de una pequeabaterapara aplicar unvoltajea la resistencia bajo medida, para luego mediante ungalvanmetromedir lacorrienteque circula a travs de la resistencia.

La escala del galvanmetro est calibrada directamente enohmios, ya que en aplicacin de laley de Ohm, al ser el voltaje de la batera fijo, la intensidad circulante a travs del galvanmetro slo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.

Existen tambin otros tipos de hmetros ms exactos y sofisticados, en los que la batera ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constanteI, la cual se hace circular a travs de la resistenciaRbajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltajeVen los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor deRvendr dado por:

Para medidas de alta precisin la disposicin indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba.

Para evitar este inconveniente, un hmetro de precisin tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvn. 2 terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la cada de tensin en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.

EL MULTIMETROEl multmetro es un instrumento de medicin que funciona de acuerdo a la fuerza que se produce entre un campo magntico y una bobina de alambre que conduce una corriente elctrica, este dispositivo elctrico se conoce como galvanmetro. Un multmetro analgico consiste bsicamente en un galvanmetro sobre el cual se coloca una aguja que recorre una escala e indica el valor de las mediciones. El multmetro puede medir voltaje, corriente y resistencia elctrica, esto depende de la manera como est conectado el galvanmetro dentro del multmetro.

Para que el galvanmetro funcione como un instrumento para medir corriente elctrica (Ampermetro) se debe conectar en paralelo con una resistencia, el valor de la resistencia se escoge de acuerdo al valor mximo que se desea medir.

Cuidados del MultmetroAntes de hacer una medicin con el multmetro, debes tener en cuenta las siguientes recomendaciones.

a) La escala de medicin en el multmetro debe ser ms grande que el valor de la medicin que se va a hacer. En caso de no conocer el valor de la medicin, se debe seleccionar la escala ms grande del multmetro y a partir de ella se va reduciendo hasta tener una escala adecuada para hacer la medicin.

b) Para medir corriente elctrica se debe conectar el multmetro en serie con el circuito o los elementos del circuito en donde se quiere hacer la medicin.

c) Para medir voltaje el multmetro se conecta en paralelo con el circuito o los elementos en donde se quiere hacer la medicin.

d) Para medir la resistencia elctrica el multmetro tambin se conecta en paralelo con la resistencia que se va a medir.

MTODO

Las mediciones elctricas se realizan con aparatos especialmente diseados segn la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los instrumentos se clasifican por los parmetros de voltaje, tensin e intensidad.

De cualquier forma, la clasificacin de los instrumentos de medicin se pueden detallar en el siguiente esquema:

De esta forma, se puede enunciar los instrumentos de medicin como elAmpermetroo unidad de intensidad de corriente. ElVoltmetrocomo la unidad de tensin, elOhmimetrocomo la unidad de resistencia y losMultmetroscomo unidades de medicin mltiples.

PROCEDIMIENTO Y REGISTRO DE DATOSCuando se mide una resistencia lo primero que hay que hacer es poner el aparato en cortocircuito entre sus terminales y ajustar, mediante un tornillo que lleva incorporado,la aguja al valor cero en la escala de las resistencias. Luego, se instala entre los terminales la resistencia a medir y el desplazamiento de la aguja indica el valor de la resistencia leyndose su valoren la escala. Dado que el intervalo de resistencias que se pueden medir es muy amplio, existen distintas escalas las cuales se pueden seleccionar con el cursor, para adaptarse al valor de la resistencia que se vaya a medir.

Si se utiliza un polmetro digital la lectura es inmediata, solamente se debe escoger la escalapara laque la resistencia que se desea medir sea inferior al mximo indicado. Una vez colocada la resistencia entre los terminales, la lectura aparece en pantalla.

La nica precaucin al medir resistencias es que sta no est alimentada por ninguna fuente de alimentacin para que no se altere el valor de la lectura, ni se dae el polmetro.Medicin de resistenciaPara medir un resistor se tiene que desconectar del circuito. El instrumento usado para esta medicin se llama Ohmmetro. Este instrumento de medida utiliza la alimentacin de corriente de una pila o batera para que pueda funcionar.

Nota.-El Multitester es un instrumento de medida que permite utilizarlo como ampermetro, voltmetro y ohmmetro.Ejemplo: Si unresistortiene las siguientes bandas de colores:

Elresistortiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 %- El valor mximo de esteresistores: 25200,000

- El valor mnimo de esteresistores: 22800,000

- El resistor puede tener cualquier valor entre el mximo y mnimo calculados.

Loscoloresde lasbandasde los resistoresno indican lapotencia que puede disipar, pero el tamao que tiene elresistorda una idea de la disipacin mxima que puede tener.

Los resistores comerciales disipan 1/4 watt, 1/2 watt, 1 watt, 2 watts, etc.. A mayor tamao del resistor, ms disipacin depotencia(calor).ANALISIS DE LOS DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALESA continuacin tabla representativa de los valores calculados con el Multmetro Analgico de las seis (06) Resistencias de carbn. Estudiadas en el laboratorio.Determine y registre en la Tabla 1 el valor nominal (o valor del fabricante) para todos los resistores disponibles con su respectiva tolerancia. RESISTORR1R2R3R4R5R6

Color 1 BandaRojoMarrnMarrnMarrnRojoVerde

Color 2 BandaRojoNegroVerdeNegroVioletaAzul

Color 3 BandaMarrnRojoNaranjaRojoNegroMarrn

ToleranciaDoradoPlateadoDoradoDoradoPlateadoDorado

Resistencia nominal220

+/-5%1K

+/-10%15K +/-5%1K

+/-5%27

+/-10%560 +/-5%

Medicin directa de la Resistencia Tome el Multmetro y ponga la perilla en la posicin de OHM que corresponda a la escala ms alta. Seguidamente conecte las puntas de prueba (roja en el conector +VmA y negra al COM). Usted debe ensayar el instrumento uniendo las puntas de prueba entre s. Qu lectura ofrece el instrumento cuando sus puntas estn en contacto? Tome el primer resistor y pngalo entre las puntas de prueba del hmetro. Registre en la Tabla 2 el valor obtenido en la mxima escala. Si la lectura es pequea, cambie a la escala inmediatamente inferior y registre la nueva lectura en la Tabla 2. No olvide tener en cuenta la escala (M, k, ). De todas las lecturas obtenidas para el resistor en cada escala decida cul es el valor ms apropiado y regstrelo como el valor medido que corresponde a la resistencia. Repita todos los pasos para cada uno de los resistores disponibles y consigne los datos en la Tabla 2. Lectura de resistenciaR1R2R3R4R5R6

Escala de 2mOMIT0010152OMITOMIT

Escala de 200k0,021,114,41,1OMIT00,5

Escala de 20k0,211,1414,841,000,020,55

Escala de 2k2171137OMIT99329551

Valor de resistencia (segn el cdigo de colores)220 1000 15000 1000 27 560

OMIT= OMITIDA, FUERA DE ESCALACONCLUSIONESPAGE