ESQUEMA

MEDICIÓN DE RESISTENCIAS

Por el Método del Voltímetro Por el Método de Sustitución Por el Método de Comparación Por el Método Potenciométrico Errores en cada uno de los métodos

Por el Método del Voltímetro

El voltímetro es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.

Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.

Si la exigencia en la medición no es excesiva, o sea no mejor que el 0,5 %, se pueden medir resistencias utilizando voltímetro.

La conexión del voltímetro se hace paralela a la resistencia que se va a medir

Ley de Ohm

Por ejemplo: Se quiere medir con un Voltímetro cuya resistencia total es de 2 M Ohm, la caída de tensión es una resistencia: R = 20 Ohm por donde circulan 5 A.

Por el Método de Sustitución Este método es capaz de dar una medida muy exacta de una cantidad desconocida, en función de un patrón igual conocido con el que se compara directamente. Puede evitar errores debidos al calibrado de los instrumentos y a los efectos de la carga que introduce. Más aún, también se evitan errores debidos a la resistencia de los terminales, a la f.e.m. térmica de los contactos eléctricos y a otras causas. No obstante puede ser costoso, ya que se debe disponer de un patrón conocido del mismo valor que la cantidad desconocida que se quiere medir.

La idea fundamental del método de sustitución es reemplazar la cantidad desconocida por un patrón, ajustado de tal forma que los efectos que produce al ser introducido no se pueden distinguir de los producidos por la cantidad desconocida. Por lo tanto, este método puede considerarse como un caso especial del método de comparación. En el método de sustitución la cantidad desconocida es literalmente reemplazada por el patrón con que se compara y el patrón no se energiza ni mide simultáneamente, como suele ocurrir en el método de comparación.

Esquema general del método de sustitución.

Ejemplo: Se quiere determinar el valor de una resistencia desconocida. Se emplea el circuito mostrado a continuación:

Comparando este circuito con el esquema anterior vemos que la alimentación es la fuente de 5V, el instrumento es el amperímetro A (que no está calibrado en las mismas unidades que la incógnita), la incógnita es Rx y el patrón es la resistencia

variable Rp. En primer lugar conectamos el interruptor en la posición "a", y observamos la deflexión que se produce en el amperímetro. Luego pasamos el interruptor a la posición "b" y ajustamos Rp hasta obtener la misma deflexión que en el caso anterior. Cuando esto ocurre, Rx es igual al valor de Rp. Como podemos observar, ésta es una medición directa (no hay que hacer cálculos), realizada por un método de deflexión y de sustitución.

Por el Método de Comparación

Es aquel que compara una magnitud desconocida con otra de la misma especie conocida. Lo utilizamos cuando tenemos una incógnita, un parámetro conocido similar a la incógnita que se encuentra conectado al circuito simultáneamente con la anterior, y un instrumento de detección, que no tiene que estar calibrado en las mismas unidades que la incógnita.

Esquema genérico del método de comparación.

Ejemplo: Se quiere determinar el valor de una resistencia, y se dispone del circuito mostrado a continuación:

Comparando este circuito con el esquema anterior, vemos que la alimentación es la fuente de 5V, la incógnita es Rx, el parámetro similar a la incógnita es la resistencia patrón de 1KW y el instrumento es un voltímetro, que como podemos observar, está calibrado en unidades diferentes a las de la incógnita. Con el voltímetro vamos a determinar la caída de voltaje entre los extremos de cada una de las resistencias, esto es, Vx y V1. Como ambas resistencias están en serie, la corriente que circula por ellas es la misma, y por lo tanto se cumple:

A partir de Vx y V1, podemos hallar el valor de Rx. Esta es una medición indirecta, realizada por un método de deflexión y de comparación.

Por el Método Potenciométrico

El método potenciométrico es una técnica de medición, utilizada para la calibración de resistencias patrón en corriente continua, que puede ser de utilidad a las pequeñas y medianas empresas así como en la realización de sus calibraciones internas como a los laboratorios secundarios.

El principio se basa en alimentar con una corriente constante a dos resistencias patrón conectadas en serie durante el período de la medición.

En la figura mostrada anteriormente, una resistencia que es sujeta a calibración, Rx, es conectada en serie con una resistencia patrón Rs, y una corriente, I, es inducida por la fuente de tensión, V.

Las caídas de tensión en las terminales de ambas resistencias son medidas con un potenciómetro o un voltímetro digital, el cual, no demandará una corriente apreciable.

El valor de la resistencia sujeta a calibración puede ser determinada en términos de la resistencia patrón como:

Errores en cada uno de los métodos

En la medición de Rm los "consumos específicos" de los instrumentos introducen los errores sistemáticos de método, ya que, los instrumentos no son ideales y estos que deben ser eliminados utilizando factores de corrección numéricos, distintos para cada esquema de conexión planteado. Sin embargo como en todas las mediciones se pueden producir errores groseros, los cuales en este caso se consideran nulos.

Dentro de los errores sistemáticos tenemos:

Método

Conexión corta: en el circuito equivalente de esta conexión se observa que la tensión medida Um no está afectada de error. La corriente en la resistencia es I = Im – Iv :

Conexión larga: en este caso la medición Im de la corriente, no está afectada de error. La tensión en la resistencia es U = Um – Ua :

Los términos entre paréntesis representan los factores de corrección numéricos. Sus valores son función de la relación entre la resistencia del instrumento que introduce el error y el valor de la resistencia medida.

Instrumentales

En el caso del voltímetro este error se calcula como:

donde CV es la clase del voltímetro.

Para instrumentos digitales se tiene que el error del instrumento se suele indicar como: exactitud = error de indicación ± 1 dígito.

En este tipo de instrumento el error relativo permanece constante. Por ejemplo para un voltímetro con las siguientes características: exactitud = ± 0,2 % ± 1 dígito.

Vpe = 200 V

Si se mide V = 100 V ¿Qué error se comete?.

Es importante entonces elegir la escala adecuada.

Condiciones ambientales: se consideran despreciables. Del Observador: no se consideran.

Cálculo de las resistencias internas de instrumentos analógicos en base a las especificaciones del fabricante.

Se define:

Consumo: es la potencia que disipa el instrumento cuando se encuentra a plena escala.

Consumo específico: es la relación entre el consumo y el alcance.

Los fabricantes normalmente, para los voltímetros, no dan como dato el consumo específico si no que dan la sensibilidad que es la inversa del consumo específico.

Calculo del error:

Error absoluto: Ea = Rm – Rx

donde Rm = valor de resistencia medido

Rx = valor de resistencia verdadero

Error relativo: Er = Ea/Rx

Error porcentual: E% = Er * 100

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN CABIMAS

MEDICIÓN DE RESISTENCIAS

Integrantes:

José Sánchez

Honelio Romero

Yolihect Aguilera

Wilmer Higuera

José Leal

Sección: EF

Cabimas, Noviembre 2.010