Lab5de fIII Resist en CIA Varible

5/11/2018 Lab5de fIII Resist en CIA Varible - slidepdf.com

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LABORATORIO FÍSICA III FAC. ING. ELETRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N°5: RESISTENCIA VARIABLE

1. OBJETIVOS

Mostrar como es el comportamiento de las resistencias variables en

circuito o placa impresa.

Caracterizar los sensores resistivos.

Calcular los errores obtenidos diferenciando el de cero, ganancia y

no lineal.

2. MATERIALES

La tarjeta insertable Uni- Train-I de Resistencias variables , SO4203-

7B, sirve para analizar esta clase de resistencias, siendo posible

estudiar los siguientes pasos.

Fotorresistencia (NTC).

Termo resistencia con coeficiente negativo de temperatura (PTC).

Varistores (VDR).

Lab 5: Resistencia Variable 1




3. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para las observaciones sencillas, se puede prescindir de las aplicaciones de

la tecnología de la medición puesto que las resistencias reaccionansensiblemente a las influencias externas. La sensibilidad de los

componentes se puede variar mediante potenciómetro o resistenciasconectadas en serie. Se puede comprobar la reacción de los componentes

que reaccionan a los cambios de la temperatura simplemente con el tacto.La alimentación de tensión se realiza mediante el bus Uni Train o por los

experimentadores.

RESISTENCIA VARIABLES TERMORRESISTENCIA (NTC)

La termoresistencia son semiconductores fabricados con cerámica policristalina de óxidos mixtos, que se emplean en mayor grado para la

medición de la temperatura. En los materiales semiconductores, la cantidadde portadores libres de carga se elevación el aumento de la temperatura,

de manera que la resistencia eléctrica disminuye ante dicho aumento de latemperatura. Por esta razón se le denomina termistores. Con temperaturaambiente, presentan coeficiente negativo de temperatura en orden de lamagnitud de -3 a-5 %por grado. El rango típico de la temperatura va de

-60°c a +200°C. la dependencia de la función de la temperatura obedece ala siguiente ecuación:

T : temperatura en KT 0: temperatura de referencia





B : constante dependiente del material

La temperatura de referencia y la constante dependiente B del componente se

pueden tomar de la correspondiente hoja de datos. Las temperaturas se debenexpresar en Kelvin. La transformación de la temperatura a grados Kelvin se realizapor medio de la ecuación.Las resistencias NTC poseen una sensibilidad esencialmente mayor que los

termómetros de resistencia metálica. Entre los campos de aplicación se encuentra

todo tipo de medición y control automático de temperatura. La desventaja demuchas aplicaciones, no obstante, radica en que la curva de la resistencia no eslineal sino exponencial. Por tanto, se debe llevar a cabo una liberalización de dicha

curva.

La tabla siguiente muestra, a manera de ejemplo, los valores básicos de unaresistencia NTC, con una temperatura de referencia de T 0 =25 y un valor de

resistencia correspondiente de R25=5 KTabla 1: Valores básicos de una resistencia NTC (R25=5 K

Temperatura

de medición

en

0 20 25 40 60 80 100 120

Valores

básicos

en ohmios

16325 6245 5000 2663 1244 627,5 339 194,7

La imagen siguiente muestra la característica correspondiente (curva roja) juntocon la característica de una resistencia que tiene un valor de referencia de 10K(curva azul).





4. PROCEDIMIENTOS

Característica estética de resistenciaEn el experimento siguiente se debe analizar la respuesta de las resistencias NTC.Para ello se registrara la característica de una resistencia de este tipo y se

discutirán los posibles rangos de aplicación de este tipo de resistencias.

Monte el circuito experimental que se representa a continuación en la sección IIde la tarjeta de experimento SO4203-7B:La animación siguiente ilustra el arreglo experimental.

Abra el instrumento virtual Fuente de tensión continua y selecciona los ajustesque se detallan en la tabla siguiente. Encienda a continuación el instrumento pormedio de la tecla power.Abra los instrumentos virtual voltímetro

A y amperímetro B, seleccione losajustes que se detallan en la tabla

siguiente.

Ajustes del Amperímetro B

Rango de

medición

20 mA DC

Modo deoperación

AV

shunt 10 ohmios

En el caso de que realice la medición de corriente empleando el amperímetro

virtual, abra el instrumento y seleccione los ajustes que se detallan en la tablasiguiente.

Lab 5: Resistencia Variable

Ajustes de la fuente de

tensión continua

Rango 10 V

Tensión de

salida

1V

Ajustes del Voltímetro A

Rango de medición 5 V DC

Modo de operación AV

4




Ahora ajuste la tensión de alimentación Ue empleando uno tras otro, los valores

expuestos en la tabla 1. Mida cada tensión U en la resistencia NTC, al igual que lacorriente I que fluye por la resistencia y anote los valores de medición en la tabla.

Antes de ajustar un nuevo valor de tensión , espere siempre aproximadamente unminuto antes de llevar a cabo la medición de corriente, si pulsa la pestaña“Diagrama” de la tabla , después de realizar todas las mediciones, podrá visualizargráficamente la característica resultante.

El grado de calentamiento de la resistencia durante el servicio depende de lapotencia consumida. Si se registra esta potencia en función del valor de la

resistencia, se obtiene la característica de temperatura de la resistencia. Calculéla potencia P = U.I y la resistencia.

Monte el circuito representado en el esquema, para el cual se debe analizar

la respuesta de la resistencia NTC. Para ello se registrará la característica

de una resistencia de este tipo. Mediante la inserción de diferentes conectores se activara el circuito. Al quedar por concluido el experimento se llega a mostrar la variación que

realizan las resistencias.

Tabla 1

UE(V) U(V) I1.00 0.82 5.00

2.00 1.67 10.30

3.00 2.42 16.30

4.00 2.21 20.00

5.00 3.62 20.00

6.00 3.84 20.00

7.00 3.92 20.00

8.00 3.89 20.00

9.00 3.88 20.00

10.00 3.82 20.00





Tabla 2

UE(V) P(mW) (Ux) R(Ohm) (U/I)1.00 4.1 0.164

2.00 17.201 0.162

3.00 39.446 0.148

4.00 64.2 0.160

5.00 72.4 0.181

6.00 76.8 0.192

7.00 78.4 0.1968.00 77.8 0.194





5. CUESTIONARIO

1. ¿Por qué es necesario esperar aproximadamente un minuto antes demedir la corriente después de realizar una modificación de la tensión?Respuesta: (B)

Justificación:

La resistencia NTC se calienta ante el flujo de corriente. De esta maneradisminuye la resistencia y la medición solo se puede realizar después de que

la temperatura hay alcanzado su valor estacionario.Son resistencias de coeficiente de temperatura negativo, constituidas por

un cuerpo semiconductor cuyo coeficiente de temperatura sea elevado, esdecir, su conductividad crece muy rápidamente con la temperatura.La característica tensión-intensidad (V/I) de un resistor NTC presenta uncarácter peculiar, ya que cuando las corrientes que lo atraviesan son

pequeñas, el consumo de potencia (R I2) será demasiado pequeño para

registrar aumentos apreciables de temperatura, o lo que es igual, descensosen su resistencia óhmica; en esta parte de la característica la relación





tensión-intensidad será prácticamente lineal y en consecuencia cumplirá la

ley de Ohm.Si seguimos aumentando la tensión aplicada al termistor, se llegará a un

valor de intensidad en que la potencia consumida provocará aumentos detemperatura suficientemente grandes como para que la resistencia deltermistor NTC disminuya apreciablemente, incrementándose la intensidadhasta que se establezca el equilibrio térmico.

2. ¿Qué afirmaciones podría realizar en relación con la característicaobtenida?

Respuesta: (A) La pendiente de la característica varia.Justificación:

Debido a que la característica tensión/intensidad viene relacionadainversamente, se puede deducir que si logramos variar uno de estosfactores tendremos a continuación un cambio en la pendiente; ya sea para un

aumento (en el caso de reducir la tensión) o de una disminución (en el casode aumentar la tensión).





Respuesta: (C) La tensión en la resistencia NTC adopta un valor máximo.

Justificación:La relación entre la resistencia y la temperatura no es lineal sino

exponencial.

La característica tensión-intensidad (V/Y) de un termistor NTC presenta uncarácter peculiar puesto que, cuando las corrientes que la atraviesen son

pequeños, el consumo de potencia será demasiado pequeño para registraraumentos apreciables de temperatura, o el que es igual, descensos en su

resistencia óhmica lo que ira acompañada de una disminución de la pendientede la misma ; en esta parte de la característica, la relación tensión-

intensidad será prácticamente lineal y en consecuencia cumplirá la ley deOhmio.

Respuesta: (E) Si la tensión asciende, disminuye la pendiente de lacaracterística.

Justificación:

Si seguimos aumentando la tensión aplicada al termistor, se llegará a unvalor de intensidad que la potencia consumida provocará aumentos de

temperatura suficientemente grandes cómo para que la resistencia del

termistor NTC disminuya apreciablemente, incrementándose la intensidadhasta que se establezca el equilibrio térmico. Ahora nos encontramos pues,





en una zona de resistencia negativa en la cual disminuciones de tensión

corresponden a aumentos de intensidad.

3. ¿A qué conclusión puede arribar a partir de las dos característicasobtenidas?

Respuesta:(A) Si la temperatura aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC.(C) Si el consumo de potencia aumenta, disminuye el valor de la resistencia

NTC.(E) Si el consumo de potencia aumenta, aumenta la temperatura de laresistencia NTC.(F) Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura,

deberían operar con bajas intensidades de corriente para evitar los efectosdel calentamiento global.

Justificación:Como las resistencias NTC disminuyen su valor al aumentar la temperatura

en la que se encuentran y lo contrario ocurrirá al disminuir la temperatura.

También al aumentar el consumo de la potencia entonces lógicamentetambién aumentará la temperatura del ambiente en que se encuentra y

variará el valor de la resistencia NTC.

6. CONCLUSIONES

La potencia eléctrica puede ser expresada como una función

dependiente en forma directa de la diferencia de potencial aplicada a

un elemento, así como de la resistividad de dicho elemento.

La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, por lo tanto

cuando aumenta la resistencia la corriente baja y viceversa.

La corriente es directamente proporcional al voltaje, por lo tantocuando aumenta el voltaje aumenta también la corriente.





La gráfica de R versus I tiene pendiente negativa debido a que son

inversamente proporcionales y la grafica de V versus I, al ser

rectificada, tiene pendiente positiva debido a que son directamente

proporcionales.

7. BIBLIOGRAFÍA

Física para ciencias e ingeniería con física moderna, volumen 2,Séptima edición.

Compendio Académico de Fisica,Editorial Lumbreras

PAUL HEWITT. Fundamentos de la Física Conceptual . Pearson Educación. México.

2009.

Manual de laboratorio de física III.

Raymond A. Serway; Física; cuarta edición; México; 1997; McGraw-Hill;pp. 727; español.


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