Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería en Sistemas
Laboratorio de Física II #2
Integrantes:
Alejandro Serrano Marcos Zhu Celso Jiménez Jhoniel Villaláz Ángel Araúz Carina Roper
Tema:
Mediciones de voltaje, corriente y resistencia eléctrica
Grupo:
1IL-121 (B)
Fecha de Realización: Realización:
Miércoles 1 de septiembre de 2011
1. Introducción En la electrónica hay ciertos conocimientos básicos que se deben dominar ya que son fundamentales a la hora del diseño y construcción de un circuito electrónico o eléctrico. Uno de estos conocimientos básicos es la medición del voltaje, corriente y resistencia por medio de un instrumento llamado multímetro el cual nos permite realizar todas estas mediciones en un solo dispositivo. Igual de importante es conocer las distintas formas en las cuales pueden conectarse los dispositivos en un circuito, estas son en serie o en paralelo las cuales deben tomarse en cuenta ya que afectan las magnitudes obtenidas según los elementos conectados. En esta experiencia de laboratorio pretendemos familiarizarnos con los términos resistencia, voltaje y corriente; poder conocer las distintas formas en la cuales pueden conectarse los dispositivos electrónicos en un circuito; manipular las resistencias, conectándolas entre sí para realizar diferentes tipos de mediciones en las mismas; habituarnos a la utilización del multímetro como herramienta de trabajo a la hora de realizar las mediciones de resistencia, voltaje y corriente; adquirir destreza a la hora de armar un circuito electrónico colocando sus elementos de forma correcta; aprender a tabular los resultados obtenidos en la experimentación para luego analizarlos y poder obtener conclusiones acertadas. A continuación mostraremos los procedimientos y resultados obtenidos en esta experimentación y se detallaran de forma clara y concisa para facilitar su compresión.
3. Marco Teórico o Descripción Descripción 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.
Figura 1: 1: Multímetro
Veamos cómo se mide cada magnitud con el multímetro digital: a) Resistencia: primero conectamos los cables en los jacks correctos, luego movemos la llave selectora al símbolo Ω y escogemos el rango adecuado de acuerdo a la
resistencia proporcionada por el resistor, si no lo sabemos, escogemos el rango más alto y lo disminuimos poco a poco hasta llegar a un cantidad diferente de uno (el uno indica que el rango es muy pequeño para medir esa resistencia) y con el mayor número de decimales, tocamos los extremos del resistor con las puntas roja y negra y finalmente multiplicamos la cantidad por el valor del rango.
b) Voltaje: Lo primero que haremos es colocar la punta del cable rojo en el electrodo
positivo de la pila y el negro en el negativo c) Capacitancia y corriente: Al medir un capacitor o condensador, este debe estar
descargado ya que almacena energía, y se debe tener cuidado al medir corriente. Aún no he medido ninguna de estas magnitudes, así que cuando lo haga les explicare como hacerlo. Más raramente se encuentran también multímetros que pueden realizar funciones más avanzadas como:
Generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos.
Realizar la función de osciloscopio por encima del millón de muestras por segundo en velocidad de barrido, y muy alta resolución.
Sincronizarse con otros instrumentos de medida, incluso con otros multímetros, para hacer medidas de potencia puntual ( Potencia = Voltaje * Intensidad ).
Utilización como aparato telefónico, para poder conectarse a una línea telefónica bajo prueba, mientras se efectúan medidas por la misma o por otra adyacente.
Comprobación de circuitos de electrónica del automóvil. Grabación de ráfagas de alto o bajo voltaje.
4. Exploración En ésta parte de la experiencia en el laboratorio utilizamos el multímetro como óhmetro, es decir, para medir las resistencias (dejamos el circuito abierto para evitar daños en los aparatos utilizados). Colocamos los terminales en Com (negro) y v/Ω (rojo), luego pusimos el selector en la
escala mayor y medimos la resistencia colocando los terminales en cada extremo de dicha resistencia, ajustamos la escala conforme aparezca la lectura con mayor número de cifras significativas. Este procedimiento lo utilizamos con las siete resistencias. Luego tabulamos la información obtenida en una tabla detallando el valor medido como el obtenido con el multímetro y el nominal como el obtenido utilizando el código de colores. Estos resultados se muestran en la tabla N-1. Posteriormente conectamos en serie dos de las resistencias utilizadas, hicimos la comparación entre el valor calculado y el medido para luego obtener el porcentaje de error. Estos resultados se muestran en la tabla N-2. Luego colocamos dichas resistencias en paralelo; de igual manera comparamos los valores medidos y calculados y obtuvimos el porcentaje de error. Estos resultados se muestran en la tabla N-3. Armamos el circuito N-1, el cual consistía en una resistencia conectada a una fuente con un voltaje de 10 V. El multímetro digital lo utilizamos entonces como voltímetro. Conectamos los terminales, el cable negro en Com y el rojo en v/Ω, colocamos el selector en la escala más alta de corriente directa, conectamos a la batería entre los terminales, el rojo en el ánodo y el negro en el cátodo y anotamos nuestra lectura. Posteriormente cambiamos el selector a la escala inferior inmediata y anotamos la lectura; repetimos este procedimiento una vez más. Teniendo ya tres lecturas observamos cuál de estas es la que nos proporcionaba proporcionaba mayor número de cifras significativas. significativas. Utilizando el circuito N-1, pero variando la salida de voltaje de la fuente realizamos mediciones de voltaje las cuales tabulamos en la tabla N-4.
Figura 2: 2: Circuito N-1
Armamos el circuito N-2, el cual consistía en 3 resistencias conectadas en serie entre si y en serie a una fuente con salida de 10V, y procedimos a medir el voltaje en cada resistencia los resultados se mostraran en la sección de Resultados. Luego comprobamos que la sumatoria del voltaje en cara resistencia tenía q ser igual al voltaje de salida de la fuente, simplemente sumando los valores obtenidos en cada una.
Figura 3: 3: Circuito N-2
Utilizando el multímetro como amperímetro realizamos mediciones de corriente. Armamos el circuito N-3 el cual consiste en una sola resistencia conectada a una fuente pero a diferencia al circuito N-1, el multímetro está colocado para medir corriente ósea en serie a la resistencia, luego variando el voltaje recolectamos diferentes mediciones las cuales tabulamos en la tabla N-5.
Figura 4: 4: Circuito N-3
Armamos el circuito N-4 el cual consistía en 2 resistencias conectadas en serie entre si y a su vez a una fuente, procedimos a realizar las mediciones de corriente encada una de las resistencias.
Figura 5: 5: Circuito N-4 El valor correspondiente a la corriente en este circuito: 0.16 ma
De igual forma repetimos el procedimiento anterior con el circuito N-4 que a diferencia del circuito N-3 contiene 3 resistencias conectadas en serie entre sí, realizamos la medición de corriente en el circuito la cual será mostrada en la sección de Resultados.
5. Resultados
TABLA N-1 V.N V.L
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
12 KΩ 12.88 KΩ
62 KΩ 62.52 KΩ
2.2 KΩ 2.21 KΩ
10 KΩ 10.03 KΩ
3.9 KΩ 3.83 KΩ
1.6 KΩ 1.58 KΩ
5.6 KΩ 5.63 KΩ
TABLA N-2 R1 + R2
MEDIDO
CALCULADO
75.4 KΩ
74 KΩ
PORCENTAJE DE ERROR % = (PARTE /TOTAL ) X 100 = (75.4 /74 ) X 100 = 101.89 -100 = 1.89 % TABLA N -3 R1R2 RT = R1 + R2
MEDIDO
CALCULADO
10.69 KΩ
10.68 KΩ
PORCENTAJE DE ERROR % = (PARTE /TOTAL ) X 100 = (100.0936 – 100) = 0.0936 % TABLA N -4 VOLTAJE DE LA FUENTE 5.5 V 12.5 V 15.8 V 18.5 V
ESCALA V V V V
VOLTAJE DE R 2.82 V 12.72 V 15.76 V 18.10 V
RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE VOLTAJE EN LAS RESISTENCIAS DEL CIRCUITO N-2 V 1 = 1.81 V
V2 = 4 V
V3= 0.13 V
COMPROBACION DE VT = ∑ V
VT = V1 + V2 + V3 = .81 + 4 + 0.13 0 .13 = 4.94 V
TABLA N-5 VOLTAJE DE LA FUENTE 5.5 V 12.5 V 15.8 V
ESCALA
CORRIENTE EN mA
VOLTAJE DE R
mA mA mA
4.55 mA 1.03 mA 1.24 mA
5.45 V 12.40 V 14.88 V
PREGUNTAS 1-Cuál 1-Cuál es la marca y el modelo del multímetro que está utilizando? La marca del multímetro utilizado es FLUKE y el modelo 117C 2-Que 2- Que debe hacer para encender el mutlimetro que está utilizando? Simplemente girar la perilla hacia la escala deseada para la medición y automáticamente se enciende el multímetro. 3-Cuantas 3- Cuantas y cuáles son las posiciones del multímetro para medir voltajes de corriente directa (VCD)? Las posiciones estándares de un multímetro para medir voltaje de corriente directa son desde 300, 200, 20 V hasta 200, 2000 mV. 4-Cuantas 4- Cuantas y cuáles son las posiciones del multímetro para medir corrientes de DC( AC)? Las posiciones estándares de un multímetro para medir corriente directa son desde 2000µ, hasta 20, 200 mA
5-Cuantas 5- Cuantas y cuales son las posiciones del multímetro para medir resistencias (Ω, KΩ, etc)]? Las posiciones estándares para medir resistencia en un multímetro son desde 2000K, 200, 20 hasta 2000, 200 Ω. 6-Que 6- Que otras funciones y posiciones tiene el multímetro que está utilizando? Tienes opciones para medir: continuidad, temperatura, capacitancia, frecuencia, etc. 7-Conecte 7- Conecte los terminales: el cable negro en el orificio ´´ COM´´, y el rojo (terminal positivo) en el orificio ´´ V/Ω´´. 8-Ponga 8- Ponga el selector rotativo en la escala más alta de voltaje de corriente directa 9-Conecte 9- Conecte una batería de 6V, entre los terminales, colocando la punta del terminal rojo en el ánodo de la batería (positivo) y la punta del terminal negro en el cátodo (negativo). Anote su lectura. En este paso utilice una fuente variable en vez de una batería de 6V, tome el valor de 6.07V de la fuente debido a inexactitud de la la misma por eso preferí dejarla en ese valor. 10-
Cambie el selector a la escala inmediatamente inferior y anote su lectura:
En el multímetro utilizado cambia automáticamente a la escala inferior, pero en un multímetro de perilla regular cambia cambia la pantalla, apareciendo el número número 1 que indica que debe ser cambiada la escala escala a un rango mayor o menor para poder obtener una medición medición 11-
Y si ahora cambia a la siguiente escala inferior, ¿cuál es la lectura?
Sigue apareciendo el número 1, indicando que la escala no es la correcta 12-
¿Que observa? ¿Cuál es el mejor rango para la lectura?
En un multímetro regular la mejor escala escala es la de 20 V, en la cual 6V entra en ese ese rango sin problema alguno. 13-
¿Qué sucede cuando cambia el selector a la escala más pequeña?
No obtenemos ninguna medición medición y aparece el número 1 en la pantalla, indicando indicando que debe ser cambiado la escala para obtener una medición medición apropiada. 14-
Intercambie las puntas en los contactos de la batería y anote que sucede
Obtenemos la misma magnitud en la medición, pero con un signo negativo, indicando un voltaje negativo.
6. Glosario Voltaje: La tensión eléctrica o diferencia de potencial (en algunos países también se
denomina voltaje 1
2
) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial
eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. voltímetro.3 La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo.
Corriente: La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que
recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.
1
Multímetro: Un multímetro, también denominado polímetro , tester o multitester , es un
instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).
7. Conclusiones Durante la experiencia de laboratorio logramos conocer la manipulación correcta y las funciones básicas de un multímetro, en nuestro caso, digital el cual es mucho más fácil y exacto de manejar si lo comparamos con uno analógico. Para este laboratorio utilizamos el multímetro como Óhmetro para conocer el valor de varias resistencias las cuales previamente habíamos leído su valor con la ayuda de la tabla de códigos de color para resistores, durante nuestros resultados pudimos observar que los valores muchas veces no eran iguales a los que decía el código, pero eran cercanos y esto nos lo indicaba la tolerancia de los resistores. Llegamos a utilizar el multímetro como voltímetro en donde con la ayuda de una batería (9v), un protoboard y los resistores armamos un circuito circuito para luego medir el voltaje total del mismo, a este circuito se le varió la cantidad de resistores y medimos sus valores. Además lo utilizamos también como amperímetro para conocer la intensidad de corriente eléctrica del circuito en donde como en el caso anterior también variamos la cantidad de resistores en el circuito. Algo que debimos tomar muy en cuenta es que es muy importante conocer cómo conectar el multímetro en el circuito, si queríamos medir voltaje era necesario conectarlo en paralelo, pero si queríamos medir corriente eléctrica, debíamos conectarlo el serie con la carga, esto era necesario para evitar daños en el aparato o medidas erróneas.
8. Infografía
Guía de Laboratorio de Física II. Edición 2011. Manuel Fuentes, Armando Tuñón, etc.
http://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro
http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica
http://www.circuitoselectronicos.org/2007/11/el-multmetro-digital-tester-digitalo_10.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro
