LABORATORIO #1 (PARTE DOS) / FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA / UFPS

LABORATORIO DE FISICA #1

MEDICIONES ELECTRICAS  (Parte 2)

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIA – PLAN DE ESTUDIO DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO DE FISICA

INGENIERIA CIVIL.

CUCUTA

2016

• RESUMEN

En esta práctica aprenderemos a construir circuitos eléctricos  utilizando la caja de conexiones, resistencias, conectores y una fuente de poder para con el multímetro poder medir los voltajes correspondientes a cada valor dado. De acuerdo a los colores que este contenga con el fin de conocer su resistencia eléctrica. Utilizaremos de nuevo el Multímetro Digital para comprobar si las lecturas hechas son correctas y nos familiarizamos con algunos componentes básicos de los circuitos eléctricos.

•  OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Construir un circuito eléctrico utilizando la caja de conexiones para que de distintas maneras podamos aplicar las resistencias, los conectores, los puentes y hacerlos funcionar mediante una fuente de poder.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

ü  Realizar mediciones eléctricas de resistores conectados en la caja de conexiones con el Multímetro.

ü  Encender la fuente de voltaje a 12 voltios y medir con el voltímetro la diferencia de potencial entre las salidas de la fuente. 

• DESARROLLO TEORICO

MEDICIÓN DE LA TENSIÓN O VOLTAJE

Para medir tensión o voltaje existente en una fuente de fuerza en un circuito eléctrico, es necesario disponer de un instrumento de medición llamado voltímetro, que puede ser tanto del  tipo analógico como digital.

El voltímetro se instala de forma paralela en relación con la fuente de suministro de energía eléctrica. Mediante un multímetro o “tester” que mida voltaje podemos realizar también esa medición. Los voltajes bajos o de baja tensión se miden en volt y se representa por la letra (V), mientras que los voltajes medios y altos (alta tensión) se miden en kilovolt, y se representan por las iniciales (kV).

El uso de medidores eléctricos es fundamental para el desarrollo de todas las prácticas de física electromagnética. Las variables que se miden comúnmente en electricidad son la corriente eléctrica, el voltaje y la resistencia. Los multímetros sirven para medir estas tres variables y otras que también son importantes en electricidad.  Tienen un circuito electrónico transductor y amplificador encargado de hacer la medida y presentarla en una pantalla digital en la cual aparece el valor de la medida y el tipo de medida que se está realizando. ( V= , V≈ , A=, A≈ , Ω ).

• DETALLES EXPERIMENTALES

Pasos para determinar la medición de diferencia de potencial (voltaje):

ü  Tomar el multímetro, poner la perilla en la escala más alta de voltaje DC y verifique que este activa la opción DC. Conecte las puntas de prueba (roja en el conector +VὨ y negra al COM).

ü  Encienda la fuente de voltaje y aplique 12 voltios DC. Mida con el voltímetro la diferencia de potencial entre las salidas de la fuente.

 ü  Armar el circuito con la fuente en V= 12V y un resistor R1 arbitrario. Mida la diferencia de potencial (voltaje) entre los extremos del resistor con una escala de medida que considere adecuada y registre el dato en la tabla 3. Cambie la escala del voltímetro y registre las diferentes medidas.

ü  Modificar el circuito agregando un segundo resistor R2 en serie con el primero. Mida la diferencia de potencial entre los extremos del resistor uno y entre los extremos del resistor dos. Registre los valores como V1 y V2 respectivamente en la tabla 4.

 ü  Para finalizar mida la diferencia de potencial en los extremos de la serie de R1 y R2. Registre este valor como Veq en la tabla 4.

•  RESULTADOS EXPERIMENTALES

Datos obtenidos

Tabla 3. Medida de V en la resistencia R1

Circuito de la fig.4	V
Escala max de 1000 V	0.11 A
Escala de 200 V	11.8 A
Escala de 20 V	11.88 A
Escala de 2 V	1 A

                                

                                       Tabla 4. Medida de V en Resistencias      

Circuito figura 5	V
Voltaje en R1=V1	4.80 A
Voltaje en R2=V2	7.08 A
V equivalente= V eq	11.89 A
V1 + V2 =	11.88 A

Tabla 5. Medida de corriente

Circuito figura 6	I
Escala máxima de 20 A	0,01A
Escala de 200mA	18mA

Tabla 6. Medida de corriente

Circuito figura 7	I
Configuración izquierda	07.2mA
Configuración centro	07.2mA
Configuración derecha	07.2mA

• PROCESAMIENTO DE DATOS

ANALISIS

1. ¿La corriente I que circula por un circuito depende del voltaje aplicado?

RTA/ En un circuito al aplicarle un voltaje alto, éste tiende a mover una gran cantidad de electrones por los conductores, ya que es mucha la fuerza eléctrica que los empujará a circular; en cambio si el voltaje es pequeño, tenderá a provocar una corriente de electrones muy baja. Pero si se aplica el voltaje a un material aislante, posiblemente no hará mover a los electrones, ya que los átomos de estos materiales ejercen una fuerza de atracción muy fuerte que no los dejan circular. Por tal motivo, la corriente que puede circular por un circuito o conductor, dependerá del voltaje aplicado y del valor de la resistencia eléctrica.

2. ¿Cuál debe ser el criterio para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir un voltaje o una intensidad de corriente?

RTA/ Empezamos por utilizar la escala más alta del multímetro para evitar daños en este equipo, ese es el criterio principal, que el voltaje o corriente a medir no sobrepase la escala que se está usando, luego de determinar que amplitud es la que se va a trabajar, entre más aproximada sea el rango de la escala que usamos con las medidas a trabajar, la medida es más exacta ejemplo si voy a medir 3.5 volt se usa una escala de 5 o 10 voltios, en la actualidad la mayoría de los multímetros hacen ese trabajo automáticamente.

8.      3.  ¿Cuál es el fundamento por el cual para medir una corriente debe colocarse el amperímetro en serie con el elemento en cuestión?

RTA/ El fundamento por el cual el amperímetro tiene que colocarse en serie y no en paralelo es simplemente una cuestión de impedancias (teoría de circuitos). Ejemplo un rio, al cual quieres medir su caudal por segundo. Tendrás que hacer pasar toda el agua por el sensor para conocer exactamente la cantidad de agua que circula por él. Si para medirlo colocas el sensor en paralelo al lecho del rio y abres otra vía, parte del agua se medirá y parte se escapará (se bifurcará). En circuitos eléctricos exactamente igual. Tenemos una circulación, en vez de agua de cargas eléctricas. Esa circulación se mueve en base a la diferencia de potencial eléctrico (no en base a la gravedad, como el agua), pero no deja de ser un caudal. Ahora ya se podrá entender como si colocas el amperímetro en paralelo, parte de las cargas entrarán al aparato, pero otra parte se pueden escapar por el circuito inicial. Por ello para medir intensidad se abre el circuito y se intercala un amperímetro. De esta forma “obligas” a que toda la corriente atraviese el sensor y la medida sea exacta.

9.    4.    ¿Porqué debe colocarse el voltímetro en paralelo con el elemento de referencia para medir una diferencia de potencial?

RTA/ La corriente eléctrica circula por todas las ramas del circuito (los cables, en un circuito real). Cuando tienes dos ramas en paralelo, la corriente se bifurca por esas ramas. Así que cuando se coloca un voltímetro en paralelo con los terminales del elemento que se desea medir (en este caso, una resistencia), la corriente que llega a la bifurcación del montaje en paralelo se repartirá entre la que circula por el voltímetro y por la resistencia, cuya caída de potencial deseas medir.

Lo que interesa precisamente es que no pase apenas corriente por el voltímetro y que pase prácticamente toda a través de la resistencia, ya que si no, disminuiría la corriente que pasa por la resistencia y eso te llevaría a medir una caída de potencial menor en la misma (utilizando la ley de Ohm: I=V/R, verás que si en la resistencia R pasa menos corriente, se produce una caída de potencial o tensión menor, puesto que I y V son directamente proporcionales).

1     5. En un gráfico indique cómo se deben conectar 2 medidores para medir simultáneamente la corriente y el voltaje en el circuito de la figura 4.

RTA/  El Amperímetro (A) que mide la corriente debe ser conectado EN SERIE con el circuito. El Voltímetro (V) que mide la diferencia de potencial debe ser conectado EN PARALELO con el circuito o con el elemento al cual se desea medir su caída de potencial.

Para ambos instrumentos, debe establecerse la ESCALA MAYOR para asegurar que la medición se encuentro dentro del rango de Lectura del instrumento.

El Multímetro.

- Debe identificarse si la fuente de energía es ALTERNA O CONTINUA para realizar las conexiones respectivas.

- Debe asegurarse que la pila o batería este en óptimas condiciones, en caso de ser necesario renovarla.

- Tener cuidado con la función del OHMÍMETRO, siempre eligiendo la escala más alta de lectura en caso de no conocer el valor de la resistencia.

- No confundir las funciones del multímetro o su tiempo de vida se acortará

• CONCLUSIONES

Este blog se reserva dicha sección. 

•  BIBLIOGRAFIA

1. Guías de Laboratorio de física Electromagnética – Cecilio Mendoza Reyes. UFPS

2. unicrom.com/multímetro-medir-corriente-directa/

3. https://es.wikipedia.org/wiki/Mediciones_eléctricas

4. Corriente eléctrica – Área tecnología

http://www.areatecnologia.com/LA%20CORRIENTE%20ELECTRICA.htm