Microsoft Word - Laboratorios de circuitos elctricos 1modificado2011.doc

UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MARA

FA C ULTA D D E CI ENC I A S E I NG ENI ER A S FS I CA S Y FO RMA LES

S ES I O N 1 : I NTROD UCC I N A LA UTI LI Z AC I N D E I NS TRUM ENTO S Y ELEM ENTO S D E C I RC UI TO S ELEC TRI C O S

I.- OBJETIVO:Comprobar las caractersticas elctricas de cada tipo de instrumento con la finalidad de poder usar el instrumento adecuado en cada experimento.Reconocer los elementos (activos y pasivos) de un circuito elctrico.

II.- MARCO TEORICO

La importancia de los instrumentos elctricos de medicin es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes elctricas, como corriente, carga, potencial y energa, o las caractersticas elctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Adems que permiten localizar las causas de una operacin defectuosa en aparatos elctricos en los cuales, como es bien sabido, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecnico.La informacin que suministran los instrumentos de medicin elctrica se da normalmente en una unidad elctrica estndar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.

Unidades elctricas, unidades empleadas para medir cuantitativamente toda clase de fenmenos electrostticos y electromagnticos, as como las caractersticas electromagnticas de los componentes de un circuito elctrico. Las unidades elctricas empleadas en tcnica y ciencia se definen en el Sistema Internacional de unidades. Sin embargo, se siguen utilizando algunas unidades ms antiguas.

Los experimentos de laboratorio son una herramienta en el proceso de aprendizaje. Para mantener la seguridad de los estudiantes y el personal, as como la seguridad de los equipos, deben seguirse algunas reglas generales. Seguridad Mantenga la salida del saln libre de obstculos. Nunca energice ningn circuito, sin antes haber consultado al profesor. No ingiera ningn tipo de alimento dentro del saln de clase. Mantenga seriedad durante el periodo de clase evitando las bromas, juegos y carreras. Antes de comenzar el experimento, revise el equipo e informe si hay algn problema. Si durante el experimento se daa algn equipo, tambin deber informarlo. Mantenga las fuentes de voltaje o corriente apagadas mientras construye o hace cambios al circuito. Consulte con el instructor cualquier duda antes de encender las fuentes. Muestre los resultados del experimento al instructor antes de desmontar elcircuito.

NORMAS DE SEGURIDAD PARA LA UTILIZACIN DE LOS INSTRUMENTOS ELECTRICOS1. Debe Ud. Tener idea del orden de magnitud (realizando los clculos tericos previamente) de la tensin, intensidad de corriente o resistencia a medir.2. Cuando efectu mediciones en corriente continua tenga especial cuidado con la polaridad (+ -).3. Nunca conecte tensin al instrumento si no esta seguro de su normal conexin.4. Para una mayor seguridad coloque el dial selector del instrumento en el rango ms elevado de la magnitud a medir y luego de observar la deflexin de la aguja, pase si es necesario a una escala menor para que la medida sea mas exacta.5. Es aconsejable quitar siempre tensin al circuito al hacer un cambio a laescala o si se va a manipular el circuito (modificar una conexin, o ajustar una unin, etc.)6. En todo momento hay que tomar las medidas de seguridad elctricascorrespondientes.

7. Asegrese que el voltaje de la fuente no est en actividad antes de que usted intente conectar el instrumento al circuito.8. Nunca abra la caja o tapa al operar el instrumento.

Elementos de un circuito elctrico:Los elementos de un circuito pueden ser activos y pasivos:

Elementos activos: son los que transforman una energa cualquiera en energa elctrica, mediante un proceso que puede ser reversible o no. Nos referimos a los generadores de tensin y de corriente. Son los elementos que nos proporcionen energa elctrica.

Elementos pasivos: son aquellos que almacenan, ceden o disipan la energa que reciben. Nos referimos a las resistencias, bobinas y condensadores, el camino o conductos por la cual se desplazara la corriente, tambin se considerara como un elemento pasivo.Algunos ejemplos de elementos de circuito son: las resistencias, las bateras, lmparas incandescentes, motores, transformadores, inductores y capacitores. Tienen tres caractersticas fundamentales: Poseen dos terminales, Son indivisibles, es decir, constituyen los componentes ms simples o bsicos de los circuitos, y Consumen la energa del circuito. Las formas ms usuales de conectar estos elementos es en forma serie, paralelo, serie-paralelo.

Instrumentos de medicinNo son parte del circuito pero son necesarios para medir los voltajes y corrientes.Un instrumento capaz de medir voltajes, corrientes y resistencias es un multmetro. Para que un multmetro mida voltajes o corrientes tiene que incorporarse al circuito. Su incorporacin requiere conectarlo elctricamente al elemento de inters. Esta introduccin de un objeto adicional, ajeno al circuito, modifica ste. Los instrumentos de medicin deben ser diseados de forma tal que su influencia en el circuito sea mnima. Mientras menos afecten al circuito al cual se conectan, su calidad es mejor.

Conexin de un Voltmetro, ampermetro y ohmimetro Cuando un multmetro se conecta con el propsito de medir voltaje se comporta como voltmetro y siempre debe ir conectado en paralelo al elemento que se desee medir (ya sea activo o pasivo). Si es para medir corriente, es un ampermetro y siempre debe ir conectado en serie con el elemento que se desee conocer su amperaje o corriente. Cuando un multmetro se conecta con el propsito de medir resistencia se comporta como un mhimetro, y entonces se tendr que colocar en paralelo al elemento a medir y siempre sin tensin en el circuito.

Resistencia interna de los instrumentosLos voltmetros se disean de forma tal que su resistencia interna sea lo ms grande posible. De esta manera, al conectarse en paralelo con el elemento a travs del cual se desea medir el voltaje, la corriente adicional que circula por el voltmetro es tan pequea que puede despreciarse al compararla con la original.En el caso del ampermetro, su resistencia interna debe ser lo ms pequea posible,as se minimiza la alteracin que introduce en el circuito al incorporarse a l en serie. Debido a esto, nunca se debe conectar un ampermetro en paralelo con cualquier elemento de circuito porque su baja resistencia presenta un paso libre para la corriente a travs de l, lo que producir un dao irreparable. El ampermetro ideal tiene resistencia interna cero.

III. ELEMENTOS A UTILIZAR: Ampermetro analgico y digital Voltmetro analgico y digital. Multmetro analgico y digital.

Resistencias variables Inductancias , Capacitores

Puente rectificador

Variac

IV. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIN:Reconocer la simbologa instrumental e interpretar los instrumentos del laboratorio.

a) Conocer las normas bsicas de seguridad elctrica.b) Identificar en los instrumentos de medicin: analgicos y digitales: Caractersticas que grafica en pantalla el fabricante para su aplicacin. Tipos y distribucin de escalas Conocer los instrumentos para medir las siguientes magnitudes:o Tensin DC, ACo Corriente DC, ACo Resistencia

c) Reconocer e identificar los terminales de las resistencias variables (tres terminales).d) Calibrar la resistencia variable a los siguientes valores:Punto Rl () Rlmedido()

1 180 180.42 120 119.7

3 80 80.6

4 50 50.3

5 25 24.9P.P. Ingeniera Mecnica,

Gua de Circuitos Elctricos

e) Medir dos fuentes de corriente continua y anotar sus valores en la siguiente. tabla:Fuente Voltaje (V)

1 0.782

2 7.11

f) Medir las fuentes de corriente alterna monofsica y trifsica de la mesa de trabajo y anotar sus valores en la siguiente. tabla:FuenteVoltaje(V)

L1-L2L1-L3L2-L3

399400398

L1-NL2-NL3-N

227228226

V.- CUESTIONARIO:1. Indique y explique cules son los principales errores que existen en las mediciones elctricas.Errores de Medicin:Los diversos dispositivos utilizados para medir y comparar magnitudes no son completamente exactos y los datos que proporcionan no resultan absolutamente correctos. Es decir, se producen siempre errores de medicin, cuyas causas ms importantes son:Errores de fabricacin: debido a defectos propios de los materiales utilizados y a los sistemas de medidas empleados .Errores ambientales: tales como los cambios de temperatura del medio ambiente, los campos magnticos y elctricos presentes, etc.Errores de montajes: debido a los procedimientos de medida elegidos.Errores personales: debido a observaciones defectuosas o imperfecciones en la vista o en el odo del encargado de las mediciones.Error Absoluto: Es la diferencia obtenida entre un valor falso y un valor correcto. El mismo puede ser positivo o negativo, si es por exceso o por defecto.Error Relativo: Es el cociente entre el valor absoluto y el valor correcto de la medicin Error Porcentual: Equivale al error relativo multiplicado por 100.Error Medio: Es el valor aproximado o valor promedio de efectuar varias mediciones. Es tanto menor cuanto mayor sea el nmero de mediciones.Dispersin: Es la diferencia entre los valores obtenidos siendo los mismos instrumentos, el mismo conexionado, y las mismas condiciones experimentales. Son los errores denominados casuales.Inseguridad: Consecuencia de la dispersin en una serie de mediciones que contribuyen a los errores fortuitos y sistemticos.Al lmite de error se lo llama tambin tolerancia. Todo aparato de medida tiene cierto error o inexactitud que se debe, en parte, a la construccin del aparato, al ajuste realizado durante su contraste y al desgaste durante su funcionamiento.

2. Cules son las principales diferencias entre un instrumento analgico y unodigital?El trmino: DigitalSe refiere a "cantidades discretas" como la cantidad de personas en un una sala, cantidad de libros en una biblioteca, cantidad de autos en una zona de estacionamiento, cantidad de productos en un supermercado, etc.. Ver reloj digital (lado derecho del diagrama)

Los Sistemas digitales tienen una alta importancia en la tecnologa moderna, especialmente en la computacin y sistemas de control automtico. La tecnologa digital se puede ver en diferentes mbitos:

Analgico y Digital mecnico: llaves electromecnico: el rel / relay hidrulico neumtico electrnico.Los dos ltimos dominan la tecnologa.

El trmino: AnalgicoSe refiere a las magnitudes o valores que "varan con el tiempo en forma continua" como la distancia y la temperatura, la velocidad, que podran variar muy lento o muy rpido como un sistema de audio. Ver reloj analgico

En la vida cotidiana el tiempo se representa en forma analgica por relojes (de agujas), y en forma discreta (digital) por displays digitales.

En la tecnologa analgica es muy difcil almacenar, manipular, comparar, calcular y recuperar informacin con exactitud cuando esta ha sido guardada.

3. Sea el caso:

Qu sucede con 1.5 si la medicin la realizamos con el instrumento en posicin horizontal?

4. Cules son los efectos de la corriente elctrica en el cuerpo humano?

Efectos de la corriente

Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo pueden ocasionar desde lesiones fsicas secundarias (golpes, cadas, etc.), hasta la muerte por fibrilacin ventricular.

Una persona se electriza cuando la corriente elctrica circula por su cuerpo, es decir, cuando la persona forma parte del circuito elctrico, pudiendo, al menos, distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la corriente. La electrocucin se produce cuando dicha persona fallece debido al paso de la corriente por su cuerpo.

La fibrilacin ventricular consiste en el movimiento anrquico del corazn, el cual, deja de enviar sangre a los distintos rganos y, aunque est en movimiento, no sigue su ritmo normal de funcionamiento.

Por tetanizacin entendemos el movimiento incontrolado de los msculos como consecuencia del paso de la energa elctrica. Dependiendo del recorrido de la corriente perderemos el control de las manos, brazos, msculos pectorales,etc.

La asfixia se produce cuando el paso de la corriente afecta al centro nervioso que regula la funcin respiratoria, ocasionando el paro respiratorio.

Para las quemaduras se han establecido unas curvas que indican las alteraciones de la piel humana en funcin de la densidad de corriente que circula por un rea determinada (mA/mm2) y el tiempo de exposicin a esa corriente. Se distinguen las siguientes zonas:

Zona 0: habitualmente no hay alteracin de la piel, salvo que el tiempo de exposicin sea de varios segundos, en cuyo caso, la piel en contacto con el electrodo puede tomar un color grisceo con superficie rugosa. Zona 1: se produce un enrojecimiento de la piel con una hinchazn en los bordes donde estaba situado el electrodo. Zona 2: se provoca una coloracin parda de la piel que estaba situada bajo el electrodo. Si la duracin es de varias decenas de segundos se produce una clara hinchazn alrededor del electrodo. Zona 3: se puede provocar una carbonizacin de la piel.

Es importante resaltar que con una intensidad elevada y cuando las superficies de contacto son importantes se puede llegar a la fibrilacin ventricular sin ninguna alteracin de la piel.

5. A quines se les conoce como elementos pasivos de un circuito elctrico y porqu?Elementos pasivos son aquellos componentes de los circuitos, que disipan o almacenan energa elctrica o magntica y constituyen por ello los receptores o cargas de un circuito.Estos elementos son modelos matemticos lineales e ideales de los elementos fsicos del circuito que, individualmente, pueden presentar las siguientes propiedades:

disipacin de energa elctrica (R: resistencia); almacenamiento de energa en campos magnticos (L: coef. de autoinduccin); almacenamiento de energa en campos elctricos (C: capacidad).

Las tres propiedades pueden darse en mayor o menor grado en el comportamiento de un componente de un circuito real, por ello las caractersticas de los componentes prcticos pueden sintetizarse por medio de una adecuada combinacin de R, L y C.

6. A quines se les conoce como elementos activos de un circuito elctrico y porqu?Fuente de TensinUn generador de tensin real es aquel elemento del circuito que proporciona una energa elctrica con una determinada tensin v(t) que depende de la corriente que pasa por l.La relacin v-i en estos generadores es una lnea recta, de pendiente negativa, como se muestra en la Fig. 1a; esto es debido a que el generador real de tensin presenta en general una cierta impedancia (que en el caso de D.C. se convierte en una resistencia) en la que se produce una cada de tensin. Por ello, el smbolo de un generador real de tensin est representado por un generador ideal ms una impedancia en serie. El valor de la tensin vg del generador ideal es el correspondiente al punto en el que la caracterstica v-i corta al eje de ordenadas.La potencia elctrica suministrada por un generador de tensin real, con el convenio de corrientes y tensiones conocido ser:7. Cundo se usa el potencimetro y cundo el restato?

Un potencimetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable. De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la diferencia de potencial al conectarlo en serie.Normalmente, los potencimetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para circuitos de corrientes mayores, se utilizan los reostatos, que pueden disipar ms potencia.

El reostato o restato es una de las dos funciones elctricas del dispositivo denominado resistencia variable , resistor variable o ajustable. La funcin reostato consiste en la regulacin de la intensidad de corriente a travs de la carga, de forma que se controla la cantidad de energa que fluye hacia la misma; se puede realizar de dos maneras equivalentes: La primera conectando el cursor de la resistencia variable a la carga con uno de los extremos al terminal de la fuente; la segunda, conectando el cursor a uno de los extremos de la resistencia variable y a la carga y el otro a un borne de la fuente de energa elctrica, es decir en una topologa, con la carga, de circuito conexin serie.

8. Qu valor debera de tener un voltmetro idealmente y porque?

. Un voltmetro ideal tiene resistencia infinita de manera que no circula corriente a travs de l. Esta condicin requiere que el voltmetro tenga una resistencia que es muy grande en relacin con R2. En la prctica, si no se cumple esta condicin, debe hacerse una correccin respecto de la resistencia conocida del voltmetro.Voltmetro de bobina mvil. La mayora de los voltmetros no miden la d.d.p. com tal, sino que toman una pequea corriente de operacin proporcional a aqulla; pueden considerarse por tanto como miliamperfmetros de alta resistencia, calibrados en voltios.

9. Qu valor debera de tener un ampermetro idealmente y porque?

Idealmente, un ampermetro debe tener resistencia cero de manera que no altere la corriente que se va a medir. Esta condicin requiere que la resistencia del ampermetro sea pequea comparada con R, + R2. Puesto que cualquier ampermetro tiene siempre alguna resistencia, su presencia en el circuito reduce ligeramente la corriente respecto de su valor cuando el ampermetro no est presente.

10. Cul es la forma correcta de conectar un ampermetro, voltmetro y un ohmimetro? Dibjelo.

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

. Desarrollar habilidades necesarias para manipular, con la precisin adecuada, herramientas, objetos y sistemas tecnolgicos. Desarrollar inters y curiosidad hacia la actividad tecnolgica, generando iniciativas de investigacin, as como de bsqueda y elaboracin de nuevas realizaciones tecnolgicas. Conocer los efectos que puede producir una corriente elctrica. Realizar montajes de circuitos elctricos sencillos en corriente continua.

VII BIBLIOGRAFIA:

http://www.lavirtu.com/eniusimg/enius4/2005/11/adjuntos_fichero_110126.pdfwww.iesbajoaragon.com/~tecnologia/elec/cir_elec.htmwww.quimicaweb.net/grupo_trabajo