Mediciones Mecánicas y Eléctricas

La medición de resistencias puede realizarse mediante distintos métodos e instrumentos, dependiendo el sistema utilizado del valor de la resistencia (bajo, medio o alto) a medir y de la exactitud con que se desea determinar la magnitud.

Introducción:

Básicamente se distinguen tres formas: Medición indirecta, mediante voltímetro y con

exactitudes que dependen del tipo de instrumental utilizado. Permiten determinar valores en un amplio rango

Medición directa, mediante óhmetros, con exactitudes medias-bajas. También permiten determinar valores en un amplio rango, desde pocos ohmios hasta altos valores, del orden de megohmios.

Medición con métodos de equilibrio (técnicas de cero), utilizando circuitos tipo puente. Es el caso del puente de Wheatstone y sus adaptaciones. Las exactitudes logradas son elevadas ya que pueden variar desde décimas de parte por ciento hasta decenas de partes por millón.

Análisis de los errores sistemáticos demétodos.Análisis de los errores sistemáticos

relativosRelación entre los errores relativosMedición de resistencias de valores

extremos

1.-Medición indirecta, mediante voltímetro y amperímetro

1.-Medición indirecta, mediante voltímetro y amperímetro En el circuito formado por la fuente F y un receptor pasivo R, la

corriente y la tensión se obtienen, con mediciones directas, utilizando los instrumentos conectados según los dos esquemas posibles de la figura 1:

La resistencia Rm medida indirectamente a través de los valores obtenidos por A y V es:

Errores sistemáticos de métodos

En la medición de Rm los "consumos específicos" de los instrumentos introducen los errores sistemáticos de método, que deben ser eliminados utilizando factores de corrección numéricos, distintos para cada esquema de conexión planteado

Esquema 1 - 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 :

Esquema 2 - 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 :

Análisis de los errores sistemáticos relativos Como todo análisis de errores, es conveniente operar

con valores relativos para determinar cual de los esquemas de conexión introduce menor error relativo para un valor determinado de las resistencias R, Ra y Rv.

Esquema 1 - Conexión corta: de acuerdo a la definición del error relativo:

Si se logra que la resistencia del voltímetro sea mucho mayor que la de la carga, entonces Rm/Rv<<1, y laexpresión anterior puede simplificarse como:

y al medir la resistencia Rm se comete también el mismo error relativo:

Los óhmetros están basados en la ley de Ohm: la resistencia es inversamente proporcional a la corriente que atraviesa el circuito, por lo que a tensión constante, la escala de un miliamperímetro puede graduarse directamente en ohms.

2.-Medición directa, mediante Óhmetros

Consideraciones para el empleo de óhmetros

1. No deben emplearse nunca en circuitos bajo tensión. La tensión presente en la resistencia a medir no solo falsearía el valor de la medición, sino que podría provocar la destrucción del aparato de medida.

2. Las resistencias a medir que formen parte de un circuito necesariamente deben desconectarse del mismo, ya que los elementos que queden en paralelo con las mismas originarían una medición incorrecta.

3. Es necesario constatar que la fuente de tensión del instrumento no cause daños en los componentes cuya resistencia se desea medir.

4. Como se puntualizó, antes de la medición se debe proceder al ajuste de cero del aparato

5. No se deben aplicar las puntas de prueba a los bornes de la resistencia a medir tomándolos con las manos, pues se colocaría en paralelo con la misma la resistencia de cuerpo humano. Esto es de gran importancia cuando se miden resistencia de elevado valor.

El instrumento utilizado para la indicación es un miliamperímetro de bobina móvil e imán permanente. La disposición de la resistencia a medir con respecto al instrumento define dos tipos de óhmetros:

· Óhmetros serie, resistencia a medir en serie con el miliamperímetro.

· Óhmetro paralelo, resistencia a medir en paralelo con el miliamperímetro.

Tipos de óhmetros

Un caso especial de los óhmetros es el instrumento destinado a medir resistencias de aislación (de valores muy elevados).

Entre los polos N y S del imán permanente se encuentran dos bobinas cruzadas, formando entre sí un ángulo fijo de 90°. Las bobinas están alimentadas por la corriente continua suministrada por la fuente E. En serie con una bobina se halla una resistencia RC conocida, y con la otra la resistencia RX desconocida de gran valor que se desea medir. Las corrientes Ii e iX que atraviesan cada bobina tienen sentidos de circulación tal que las cuplas resultan de sentidos opuestos.

3.-Megómetro – medición de resistencia de aislación

La figura muestra la disposición del Megómetro.

Puente de Wheatstone El circuito puente está conformado por dos

ramas en forma de divisores de tensión, cuyos puntos medios se comparan con un detector de cero tensión. Una de las ramas contiene a la resistencia cuyo valor se quiere determinar.

Medición con métodos de equilibrio

Puente de Thomson Las dificultades que plantea la medición con

el puente de Wheatstone de resistencias con valores comparables a la de los conductores de conexión y/o a la de las resistencias de contacto, se resuelven mediante el puente de Thomson, una modificación del primero.

Medición con métodos de equilibrio

Se denomina capacitor al dispositivo que es capaz de acumular cargas eléctricas. Básicamente un capacitor está constituido por un conjunto de láminas metálicas paralelas separadas por material aislante.

La acumulación de cargas eléctricas entre las láminas da lugar a una diferencia de potencial o tensión sobre el capacitor y la relación entre las cargas eléctricas acumuladas y la tensión sobre el capacitor es una constante denominada capacidad

Medición de Capacitancia

La unidad de medida de la capacidad es el faradio y como dicha unidad es muy grande se utilizan submúltiplos de la misma.

Microfaradio 10-6 Faradio Nanofaradio 10-9 Faradio Picofaradio 10-12 Faradio El valor de la capacidad depende del

tamaño y la forma del capacitor.

Debido a que el campo magnético alrededor de un conductor es muy débil, para aprovechar la energía de dicho campo magnético se arrolla al alambre conductor y de esta forma se obtiene lo que se conoce como inductancia o bobina.

Medición de Inductancia

Al tener el alambre arrollado, se denomina excitación magnética a la causa que origina el campo magnético y el valor de la excitación magnética está dada por:

donde: N: es la cantidad de espiras l: longitud de la bobina Si por una bobina circula una corriente

eléctrica se produce un campo magnético el cual es el resultado de la suma de los campos magnéticos de cada espira y a este efecto se lo denomina concatenación.