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Electromagnetismo – Estado Sólido I
Trabajo Práctico Nro. 1
Medición de Resistencias y tensiones
FECHA:
12/09/2007
ALUMNOS:
BENUSSI, Darío
MIRCOVICH, Fabián
SANCHEZ, Nicolás
VALLE, Martín
VIDAL BAVIO Francisco
Objetivos:
Familiarizarse con las herramientas del laboratorio mientras se
incursiona en los temas vistos en clase. Se realizaron mediciones de
resistencias y voltajes
Introducción teórica
La resistencia eléctrica es una magnitud que caracteriza a los
conductores. Cuanto mayor es su valor, peor conduce el material y
mayor es la energía que los portadores de la corriente pierden
al atravesarlo. Para un conductor dado, de sección uniforme, el valor
de la resistencia puede calcularse a través de la siguiente relación:
Donde:
R = resistencia del conductor, medida en ohms,Ω.
ρ = resistividad o resistencia específica del material del conductor,
medida en Ωxm.
l = longitud del conductor, medida en m.
s = sección transversal a través de la que se propaga la corriente
eléctrica, medida en m2. Cuando, por las razones que sea, se desea
aumentar la resistencia de un camino eléctrico, se intercalan en el
mismo resistores, conductores especiales que poseen elevada
resistencia. Es común referirse a ellos con el término “resistencia”.
Los resistores que utilizamos en el laboratorio, adoptan la forma de
pequeños cilindros de cuyos extremos sobresalen sendos conductores
metálicos para conectarlos con el resto del circuito. Mediante un
código de colores se indica el valor de la resistencia y la tolerancia del
mismo. La tensión eléctrica, a la que también se suele llamar
“diferencia de potencial” o “voltaje”, es una magnitud que describe
las diferencias de energía potencial, que poseen las cargas
eléctricas, entre dos puntos de un campo eléctrico (por ejemplo, un
circuito). Se mide en Voltios (V) y entre dos puntos que se
encuentran a una tensión de 1 V, una carga de 1 Culombio (C)
tendrá una diferencia de energía de 1 J, que es lo mismo que decir
que el transporte de una
carga de 1C entre ambos puntos requerirá (o producirá, según cuál
sea el sentido del
movimiento) una energía de 1J .
O sea:
Ambas magnitudes, de gran importancia para la descripción de los
fenómenos eléctricos,
pueden medirse utilizando el mismo instrumento: el multímetro.
Detalle:
Como se vio en la introducción este informe muestra el
conjunto de datos tomado de la práctica del laboratorio, en la cual se
realizaron medidas a diversas resistencias comparándolas con los
valores prefijados de fábrica. Así como también se realizaron
mediciones de caídas de tensión en el mismo conjunto de
resistencias.
Desarrollo de la experiencia
1. Medición de resistencias. En base al código de colores de las
resistencias, seleccione varias de distintos valores (desde unas
pocas decenas de ohm, hasta… la más alta que encuentre).
Prepare una tabla y complete:
Tipo de
Colores Resistencia
conductor
prevista
()
Conductor
0
largo
Conductor
0
corto
Resistor
MA-NE- 1K
RO-DO
Resistor
MA-VE- 15
NE-DO
Resistor
NA-BL- 39K
NE-DO
Resistor
GR-RO- 82
NE-DO
Resistor
GR-RO- 220
MA-DO
Resistencia Resistencia
medida
medida
1()
2()
0.6
0.6
0.5
0.4
980
981
15.5
15.5
38.8K
40.4K
81.2
81.3
219
219
Tabla I. Codigo de colores y medidas de las resistencias.
Mida las resistencias de los distintos conductores:
(1) Sosteniendo puntas del multímetro y conductores con sus manos,
apretando fuertemente con los dedos para asegurar un buen
contacto.
(2) Insertando cada extremo del conductor a medir en un agujero del
protoboard (pruebe distintas posiciones relativas de los agujeros y
saque conclusiones sobre el conexionado invisible del protoboard) y
apoyando cada punta del multímetro en un extremo del conductor.
2. Medición de tensiones.
Atención: Excluya de esta parte de la experiencia los conductores metálicos y
cualquier resistor de valor menor a 200.
Inserte distintos resistores en el protoboard (tenga en cuenta sus
conclusiones sobre el conexionado invisible) y aplique, mediante la
fuente, una tensión de 10 V entre sus extremos. Mida la tensión
entre extremos con el multímetro.
10V
Rx
VALOR
RESISTENCIA [Ω]
R1
220
R2
1K
R3
39K
TENSION
[V]
10,07
10,09
10,12
Tabla II. Caída de tensiones en las resistencias.
Atención: Asegúrese de haber comprendido las explicaciones sobre manejo de
la fuente, particularmente, la limitación de corriente.
Conecte en serie 4 resistencias de distintos valores. Aplique 10 V
entre extremos y mida la tensión sobre cada resistencia y entre todos
los pares de puntos posibles. Anote los resultados en un dibujo que
represente el circuito armado.
220 Ohm
1kOhm
10 V
220 Ohm
39kOhm
RESISTENCIA
R1
R2
R3
R4
VALOR
[Ω]
220
1K
39K
220
TOTAL
TENSION
[V]
0,05
0,24
9,77
0,05
10,01
Tabla III. Caídas de tensión en
resistencias en serie.
Desconecte la fuente y mida las resistencias entre los mismos puntos
anteriores. Anote y compare los resultados de ambas series de
mediciones.
VALOR IDEAL
RESISTENCIA [Ω]
R1
220
R2
1K
R3
39K
VALOR MEDIDO EN
PB [Ω]
219
980
38,8
Tabla IV. Medidas de resistencias en puntos del circuito en
serie
Conclusiones
1. Medición de resistencias. Elabore una explicación de los
resultados obtenidos. Justifique las diferencias observadas
entre las tres últimas columnas de la tabla de medición de
resistencias.
Para el caso de la medición de resistencias se verifica que los
valores obtenidos con el instrumento de medición son los
indicados por la resistencia y que se toma en cuenta el margen
de error del 5% indicado por la banda dorada, para el caso de
la resistencia de 220 Ω, podría variar entre 209 Ω y 231 Ω.
Además, podría afectar la medición el error del instrumento (la
cual desconocemos) y la temperatura de trabajo (quizás en otro
ambientes como de mucha temperatura)
Por último, para el caso de la medición con la mano, se detecta
un cambio en la resistividad ya que se introduce como
resistencia en paralelo el propio cuerpo. Midiendo solo el cuerpo
agarrando las puntas de óhmetro en la escala más alta (200k)
detectamos
que
los
últimos
valores
medidos
son
aproximadamente 1060 y luego el instrumento se va de rango
y no mide más. Lo que significa que a pesar de que se
introduce al circuito de medición una resistencia en paralelo
idealmente infinita, esto también causa diferencias a la hora de
tomar la medición y no es aconsejable utilizar los dedos ni
cables largos ya que estos también introducen una variable de
resistencia en serie con lo que se quiere medir.
2. Medición de tensiones. Compare los valores de las tensiones
con las resistencias correspondientes. Justifique los resultados.
Compare la tensión total con las tensiones entre cada par de
puntos seleccionados
Para el caso de la medición de tensiones, sucedió que los
valores obtenidos fueron distintos a los calculados ya que se
obtuvo un 0.1% de error, debido a la diferencia entre la tensión
de salida indicada en el display de la fuente y lo que indicaba el
voltímetro.
Adicionalmente existen factores como la resistencia de las
pistas internas del protoboard y la resistencia del cable que si
bien tienden a 0, en algunos casos tiene algún valor
significativo como el caso en que se midió un cable pequeño.
VALOR
RESISTENCIA [Ω]
R1
220
R2
1K
R3
39K
R4
220
TOTAL
TENSION
[V]
0,05
0,24
9,77
0,05
10,01
Tabla V. Valores de caída de tensión total del circuito
Apéndices
No aplica
Bibliografía
No aplica