USO DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA ELECTRICA

Bernardo García Osorio 100614020981, Isabela Yanza Insuasty 100614021010,

Daniel Palma Rivera 102214011909

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO Nº 4

PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA, FISICA

UNIVERSIDAD DEL CAUCA

1. OBJETIVOS

1.1. Reconocer y aprender a utilizar el Multímetro Digital.

1.2. Familiarizarse con algunos componentes básicos de los circuitos eléctricos como fuentes de voltaje y resistores y la protoboard.

2. INTRODUCCIÓN

En el presente informe, el cual corresponde a la práctica de laboratorio número cuatro, mostraremos los datos y las impresiones mostradas al usar el multímetro, instrumento que nos permitió hallar resistencias en resistores además de voltajes y corrientes en circuitos electrónicos.

Para la correcta realización del laboratorio y un entendimiento óptimo de los resultados obtenidos fue necesario tener muy claros los siguientes conceptos:

La corriente eléctricaLo que conocemos como corriente eléctrica no es otra cosa que la circulación de cargas o electrones a través de un circuito eléctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polo positivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).

Diferencia de potencialLa diferencia de potencial (ddp) es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico.Si la energía (E) que el generador cede al circuito durante su funcionamiento es directamente proporcional a su dpp (V) y a la carga, q (C), que pone en movimiento.

Circuito eléctricoUn circuito eléctrico es un arreglo que permite el flujo completo de corriente eléctrica bajo la influencia de un voltaje.

Un circuito eléctrico típicamente está compuesto por conductores y cables conectados a ciertos elementos de circuito como aparatos (que aprovechan el flujo) y resistencias (que lo regulan).

Resistencia eléctricaLa resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm ( ).Ω

El multímetro digital (Tester digital o VOM).

El multímetro digital es un instrumento electrónico de medición que generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multímetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multímetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos.El protoboardEs una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. El ResistorEl componente electrónico más simple por su construcción y funcionamiento y más utilizado en los aparatos electrónicos, es el conocido como resistor o resistencia. El término resistencia, considerado en un sentido general, es la oposición que se presenta a una acción. En electricidad y electrónica, resistencia es la oposición al paso de la corriente eléctrica. Existen muchos aparatos en donde se utilizan resistores para convertir energía eléctrica en energía calorífica. Es el caso de las estufas, los hornos, las planchas, los calentadores de agua, etc. En los aparatos electrónicos, los resistores se encuentran en todo tipo de circuitos y su función principal es controlar el paso de la corriente.

3. MONTAJE EXPERIMENTAL

3.1 Materiales.

● Multímetro● 5 resistencias (valor desconocido).● protoboard

Medición de Resistencias

En esta práctica se comparó el valor de la resistencia nominal, con el valor real de ella. Se realizaron dos tablas donde se observan los valores calculados (Tabla 1), y los valores medidos directamente con el multímetro (Tabla 2).

En la medición directa con el multímetro, se fue graduando el valor de la perilla del equipo para determinar con mayor precisión el valor de la resistencia.

Figura 1. Medición de Resistencias

Después de ajustar la escala, la medición de cada resistencia se llevó a cabo uniendo las puntas de prueba del multímetro con los alambres de los extremos de las resistencias.

Medición de Diferencia de Potencial

Una vez se haya encendido la fuente y ajustado su perilla en 6 Voltios DC, se procedió a medir la diferencia de potencial entre las salidas de dicha fuente. Los valores de la medición se registraron en la Tabla 2.1.A continuación se elaboró un circuito en serie con las resistencias, el cual se montó en la protoboard. Seguidamente se conecto una fuente de 6 volts, y se procedió a medir los valores de voltaje en cada resistencia, (el multímetro conectado en paralelo a la resistencia). Los resultados se registraron en la Tabla 3.

Figura 2. Medición del voltaje total

Medición de Corriente eléctrica

Finalmente se realizó la medición de la corriente eléctrica que pasa por el circuito en serie, en este caso conectó el multímetro en serie al circuito. Para esto, la salida negativa de la fuente se conectó a la punta de prueba negativa del multímetro, y la punta de prueba positiva se conectó con la última resistencia del circuito serie. Los datos quedaron registrados en la Tabla 4..

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Al observar los resultados de la medición de las resistencias podemos comprobar que el porcentaje de error del valor medido respecto al valor del código de colores de cada resistencia, a excepción de la resistencia de 10kOhm, se encuentra dentro del porcentaje de tolerancia de las mismas (5%) (El valor de porcentaje de error podemos calcularlo tomando como “Valor a” el valor medido y como “Valor b” el valor teórico en la siguiente fórmula).

Tablas:

Tabla 1: medición de las resistencias por el código de colores.

RESISTOR R1 R2 R3 R4 R5

COLOR 1ra franja

Café amarillo café naranja Café

COLOR 2da franja

negro violeta rojo negro Verde

COLOR 3ra franja

naranja rojo rojo rojo rojo

Resistencia nominal

10 4,7 k 1,2 k 3 k 1.5 k

Tolerancia +- 5% +- 5% +- 5% +- 5% +- 5%

Tabla 2: medición de las resistencias con uso del multímetro.

LECTURA DE RESISTENCIA

R1 R2 R3 R4 R5

Escala máxima(R x 20 M )Ω

0,01 MΩ 0,01 MΩ 0,01 MΩ 0,01 MΩ 0,01 MΩ

Escala de 2 MΩ 0,009MΩ 0,004 MΩ 0,001 MΩ 0,003 MΩ 0MΩ

Escala de 200 KΩ

9,6KΩ 4,6KΩ 1,2KΩ 2,9 KΩ 1,4 KΩ

Escala 20 KΩ 9,48 KΩ 4,5 KΩ 1,18 KΩ 2,95 KΩ 1,46 KΩ

Escala de 2 KΩ 1 KΩ 1 KΩ 1.179 KΩ 1 KΩ 1,47 KΩ

VALOR MEDIDO DE

RESISTENCIA

9,48 KΩ 4,6 KΩ 1,18 KΩ 2,95 KΩ 1,46 KΩ

En el proceso de medición no solo de las resistencias, sino también de voltajes y corrientes, se puede apreciar la importancia de ajustar adecuadamente la escala del multímetro, esto con el fin de obtener valores mucho más exactos.

La medida de la diferencia de potencial en los terminales de salida de la fuente, arrojó los siguientes valores. Se tomó el valor medido con la escala del multímetro ajustada en 20V, debido a que esta es la más adecuada para el valor que se iba a medir (6V), ese valor fue de 6.26V. La diferencia del anterior con el valor que se quería tomar fue de 0.26V, es decir hubo un error del 4.3%.

Tabla 2.1: medición del voltaje en el circuito 1.

LECTURA DE VOLTAJE EN LA FUENTE (FIGURA 1)

VOLTAJE

Escala máxima de 1000 V 0,006 V

Escala de 200 V 6,2 V

Escala de 20 V 6,26 V

Escala de 2 V 1 V

Valor de fuente= 6,26 V

Sin importar a qué circuito estuviera conectada la fuente, al medir la diferencia de potencial entre sus terminales de salida, el valor de la medición debía ser el mismo. Como se usó el mismo voltaje en ambos circuitos esperábamos valores similares a los de la anterior tabla.

Tabla 2.2: medición del voltaje en el circuito 2.

LECTURA DE VOLTAJE EN LA FUENTE (FIGURA 2)

VOLTAJE

Escala máxima de 1000 V 0,006 V

Escala de 200 V 6,2 V

Escala de 20 V 6,27 V

Escala de 2 V 1 V

Valor de fuente= 6,27 V

Al medir las caídas de voltaje en cada resistencia y tomar como Voltaje equivalente la suma de estos podemos observar que es aproximadamente igual al voltaje suministrado al circuito. La ley de voltajes de Kirchhoff, al cual dice que la suma de voltajes en un circuito cerrado debe ser cero o bien su equivalente, es decir, la suma de caídas de voltaje en un circuito cerrado es igual al voltaje suministrado por la fuente. Como podemos observar en nuestro circuito la fuente de alimentación y las resistencias componen un circuito serie, y si analizamos los valores de la medición podemos decir que esta ley se cumple.

Tabla 3: medición del voltaje en las resistencias del circuito 1.

CIRCUITO 1. VOLTAJE

Voltaje en R1 3,05 V

Voltaje en R2 1,44 V

Voltaje en R3 0,37 V

Voltaje en R4 0,93 V

Voltaje en R5 0,46 V

Sumatoria de VR1+VR2+VR3+VR4+VR5 6,25 V

VOLTAJE EQUIVALENTE 6,26 V

Como en el circuito se usaron resistencias del orden de los K Ohm se esperaba que la corriente fuera del orden de los mA (mili Amperios). Esto se dedujo a partir de la ley de Ohm, al reemplazar los valores en la ecuación que plantea esta ley se obtuvo lo siguiente:

Si comparamos lo anterior con la corriente medida podemos comprar que la ley de Ohm también se cumple. Cabe resaltar que la pequeña diferencia entre las corrientes calculada y medida radica en que el valor de las resistencias no es exactamente el valor que se tiene según el código de colores de cada una.

Tabla 4: medición de la corriente en el circuito 1.

LECTURA DE LA CORRIENTE(CIRCUITO FIGURA 1)

CORRIENTE

Escala máxima de 200 mA 0,03 mA

Escala de 20 mA 0,31 mA

Escala de 2 mA 0,313 mA

Escala de 200 µA 1 µA

I en el circuito 0,313 mA

Por último, respecto a la pregunta ¿Por qué se conecta el voltímetro en paralelo y el amperímetro en serie? Podemos decir que debido a que el voltímetro posee una resistencia muy elevada, si lo conectamos en serie pasaría a ser un elemento más del circuito por lo tanto estaríamos impidiendo el paso de corriente porque casi todo el voltaje estaría cayendo sobre él obteniendo una medida errónea, por esta razón el voltímetro debe conectarse en paralelo ya que el la diferencia de potencial en dos o más ramas del circuito conectadas en paralelo es la misma, ya que estas comparten dos puntos en común.

El amperímetro debe conectarse en serie debido a que la intensidad que fluye en los elementos conectados en serie es la misma. Si conectamos el amperímetro tiene una resistencia muy pequeña (en teoria cero), si lo conectamos en paralelo, la corriente en este sería muy elevaday probablemente se dañaría.

5. CONCLUSIONES

● Durante esta práctica se pudo observar experimentalmente que voltaje total en un circuito en serie es la suma de los voltajes registrados en cada resistencia. Pero la corriente eléctrica es la misma en todas las resistencias.

● En el laboratorio realizado se pudo dar a saber que es necesario que el circuito se abra y se cierre mediante el multímetro para poder hallar cada de una de las corrientes que se presentan en el montaje, para así obtener buenos resultados.

● Se concluye que el protoboard es el elemento adecuado para realizar circuitos experimentales ya que permite colocar y retirar elementos sin necesidad de soldadura y esto facilita la corrección del circuito si su funcionamiento no es el esperado. También se puede afirmar que la diferencia entre un circuito eléctrico y

un circuito electrónico es que el eléctrico maneja cantidades de corrientes y voltajes muy altos, en cambio, en los circuitos electrónicos se trabaja con poco voltaje y poco amperaje, además, en estos últimos se utilizan elementos como transistores, diodos, válvulas, entre otros.

● Partiendo de un circuito en serie cuyas variables conocemos, y con base en las medidas obtenidas gracias al multímetro, hemos podido comprobar la ley de voltajes de Kirchhoff y la ley de Ohm. Con lo anterior se concluye que el manejo del multímetro durante la práctica fue el correcto evitando daños en el mismo y adquiriendo el conocimiento necesario para su correcto uso durante próximas prácticas.

6. BIBLIOGRAFÍA

6.1 http://www.fisicarecreativa.com/

6.2 Fisica para ciencias e ingenierias Vol 2. R. Serway 6.3http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_electrica/ke_corriente_electrica_1.htm6.4 http://www.artinaid.com/2013/04/que-es-un-circuito-electrico/6.5 http://www.fisicapractica.com/resistencia.php6.6http://www.circuitoselectronicos.org/2007/11/el-multmetro-digital-tester-digital-o_10.html6.7 http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/resistencia.htm