Aparatos de Medición - Fisica II

INTRODUCCIÓN

     El desarrollo de la presente practica experimental tiene como fin afianzar conocimientos sobre la manipulación de aparatos de medida como el multímetro digital, definir los valores de resistencias de acuerdo con sus colores, valores de resistencia equivalente en serie y en paralelo, el uso de la protoboard y la identificación de la forma de medir magnitudes eléctricas en un circuito cerrado.

OBJETIVOS

-        Estudiar la forma de medir magnitudes eléctricas tales como corriente (A.C y D.C.) y voltajes (A.C. y D.C.) y resistencias.

-        Adquirir destreza en el manejo del multímetro.

-        Conocer y tener en cuenta las precauciones que se requieren para el manejo de los aparatos de medida.

MARCO TEÓRICO

     La medición eléctrica son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas, la medición de cantidades eléctricas puede hacerse para medir parámetros de un sistema usando traductores, propiedades físicas de la temperatura y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas que pueden ser registradas y medidas.

-Multímetro: También llamado polímetro es un instrumento que permite medir diferentes magnitudes eléctricas. Así, en general, todos los modelos permiten medir:

- Tensiones alternas y continuas

- Corrientes alternas y continuas

- Resistencias

-Capacidades

-Frecuencias

Medida de voltajes

     Un multímetro posee siempre una resistencia interna muy grande (de varios MΩ), y se coloca siempre en paralelo. Si las resistencias en el circuito son pequeñas comparadas con la resistencia interna del voltímetro, se puede suponer que ésta es infinita sin introducir un error apreciable en las ecuaciones. Sin embargo, en aquellos casos en que la resistencia en la que se está midiendo la diferencia de potencial el circuito sea grande hay que tener en cuenta la resistencia interna del voltímetro.

Medida de intensidades

     Un multímetro posee siempre una resistencia interna pequeña, y ha de colocarse en serie. En caso de que, por equivocación, se coloque en paralelo corremos el peligro de que la intensidad que entre en el amperímetro supere el máximo permitido, debido a que su resistencia interna es muy pequeña. Al superar dicho máximo se puede estropear el aparato o, si se está utilizando una entrada protegida, se fundirá el fusible de protección.

Medida de resistores

     La medida de las resistencias se efectúa básicamente a partir de la Ley de Ohm: se aplica una tensión (procedente de una pila interna del aparato) y se mide la corriente que circula por el circuito de medida. Para realizar una medida correcta es necesario que la resistencia a medir este libre, es decir, que no esté conectada a un circuito

-Resistencia eléctrica: resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente que fluye por medio de un circuito eléctrico cerrado, frenando el flujo de electrones.

-Protoboard:  Es un tablero con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el prototipado de circuitos electrónicos.

ELEMENTOS Y COMPONENTES NECESARIOS

-        Multímetro digital

-        Resistencias de diferentes valores

-        Protoboard

-        Calculadora

PROCEDIMIENTO

-             Determinar el valor nominal de 10 resistencias a través del código de colores, se procede a introducir cada una de las resistencias en la protoboard para medir su valor experimental con ayuda del multímetro, teniendo en cuenta que las resistencias no tienen polaridad; luego se procede a identificar el porcentaje de error entre los valores teóricos y los valores experimentales. Los datos obtenidos se pueden consultar en la tabla N° 1.

-             Teóricamente se suman en serie tres de las resistencias del primer paso, las cuales se suman se manera: R1 + R2 + Rn = Req, se procede a introducirlas en la protoboard en serie y se realiza la respectiva medición con ayuda del multímetro, para comparar los dos datos y obtener el porcentaje de error. Los datos obtenidos se pueden consultar en la tabla N° 2.

-             Se realiza el mismo procedimiento que el paso dos, pero con tres resistencias ubicadas en paralelo, es decir cuando las resistencias comparten dos puntos en un circuito cerrado. Los datos obtenidos se pueden consultar en la tabla N° 3.

DATOS OBTENIDOS

-        Tabla N° 1.

N°	Valor Nominal	Valor Multímetro	Error
1	1000 Ω 5%	981 Ω	1.9%
2	2000 Ω 5%	1978 Ω	1.1%
3	3900 Ω 5%	3830 Ω	1.7%
4	1500 Ω 5%	1476 Ω	1.6%
5	3000 Ω 5%	2940 Ω	2%
6	5100 Ω 5%	5300 Ω	0.03%
7	2200 Ω 5%	2200 Ω	0%
8	4700 Ω 5%	4720 Ω	4.2%
9	220000 Ω 5%	222000 Ω	9%
10	2700 Ω 5%	2660 Ω	1.4%

-        Tabla N° 2.

N°	Valor Nominal	Valor Multímetro	Req Calculado	Req Medido	Error
1 2 3	2700 Ω 5% 4700 Ω 5% 220000 Ω 5%	2660 Ω 4720 Ω 222000 Ω	227400 Ω	223000 Ω	0.19%

-        Tabla N° 3.

N°	Valor Nominal	Valor Multímetro	Req Calculado	Req Medido	Error
1 2 3	2200 Ω 5% 2700 Ω 5% 4700 Ω 5%	2200 Ω 2660 Ω 4720 Ω	963.6 Ω	950 Ω	0.014%

ANÁLISIS DE DATOS

     A partir de los datos obtenidos es posible identificar que la mayoría de las veces se obtiene un porcentaje de error entre los valores obtenidos teóricamente como la formula para sumar resistencias en paralelo y en serie; y los valores obtenidos por el medio experimental es decir a través de la medición con el multímetro. Teniendo en cuenta que la teoría de errores presenta la existencia de factores que pueden alterar los valores como errores del operador que manipula los elementos y error del aparato de medición.

CUESTIONARIO

1.     Verificación de continuidad en la protoboard:

a.      ¿Qué puede concluir de la forma como conducen cada una de las hileras del protoboard?

Las dos primeras hileras representan los buses, donde se conecta la fuente de poder, las siguientes son los canales centrales, donde se conecta el circuito integrado, los cuales presentan continuidad.

b.     ¿En cuales hileras no presenta continuidad?

En los buses, ya que la fuente de poder se conecta allí.

c.      ¿A que grupos de perforaciones de conexión se les llama buses en el protoboard?

A las dos primeras hileras y a las dos últimas.

d.     ¿Qué se debe hacer si se requiere establecer una conexión entre hileras de perforaciones diferentes en el protoboard?

Se debe realizar una conexión con cable o jumper el cual funciona como conductor.

2.     Comparación de valor nominal con el valor experimental en las resistencias:

Es evidente que existe un rango de error porcentual en la comparación del valor nominal con el valor experimental, debido a que la teoría de errores nos presenta que existen varios factores que pueden generar error en el desarrollo de un experimento, como el error de operador, error debido al aparato, entre otros.

3.     Medición del voltaje DC:

La suma de todos los valores de voltajes obtenidos en cada resistencia debe proporcionar el valor total del voltaje aplicado por la fuente al circuito.

CONCLUSIÓN

     Es pertinente que los operadores tengan claros los conceptos de los dispositivos que se están manipulando, ya que al momento de medir y realizar los respectivos procedimientos se esclarezca lo que sucede en cada uno; como saber que es una resistencia, para que sirve, como se conecta a la protoboard; saber que para medir el voltaje en un circuito o sobre una resistencia se debe hacer en paralelo, y para medir corriente en un circuito, este se debe abrir y allí conectar el multímetro, entre otros.

     Se identifico la madera adecuada de usar el multímetro digital, teniendo en cuenta que de acuerdo con lo que se vaya a medir se debe ubicar la perilla en las unidades correctas, ya sea para resistencias ohmios, voltaje en voltios y corriente en amperios; además de ajustar la perilla de a cuerdo al valor que se va a medir, ya sea en kilos, megas, entre otros.

     Es necesario tener en cuenta precauciones para manejar los dispositivos como el multímetro, por ejemplo, el cual tiene un limite para medir corrientes y voltajes; la protoboard debido a que esta distribuida en partes como buses y canales centrales, si se conecta mal algún elemento puede que no haya continuidad; las resistencias si se supera un limite de lo que esta soporta, se puede quemar.

     Para evitar menor porcentaje de error es importante que el operador o manipulador del dispositivo de medición, haga correctamente la medida, ya sea resistencia, voltaje o corriente; también al momento de definir los valores de las resistencias de acuerdo al código de colores ser cuidadoso en revisar bien el color en la resistencia y en la tabla de valores.

BIBLIOGRAFÍA

Guías de Física 2, Electromagnetismo

Tomado de: https://www.edu.xunta.gal/centros/cafi/aulavirtual2/mod/page/view.php?id=25231&inpopup=1 el 13 de febrero de 2018

Tomado de: http://www.ehu.eus/rperez/TE1/docu/multimetros.pdf el 13 de febrero de 2018