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Manual de laboratorio de Electricidad y Magnetismo Física III
Resistencia Variable
Experiencia N°5
1. OBJETIVOS

Mostrar cómo es el comportamiento de las resistencias variables.

Caracterizar sensores resistivos.

Calcular los errores obtenidos diferenciando el de cero, ganancia y no linealidad.
2.- MATERIALES
La tarjeta insertable UniTrain-I de Resistencias variables, SO4203-7B, sirve para analizar esta
clase de resistencias, siendo posible estudiar los siguientes tipos:
Fotorresistencia (LDR)
Termorresistencia con coeficiente negativo de temperatura (NTC)
Termoresistencia con coeficiente positivo de temperatura (PTC)
Varistores (VDR)
3.- FUNDAMENTO TEÓRICO
Para observaciones sencillas, se puede prescindir de la aplicación de la tecnología de medición
puesto que las resistencias (excepto la VDR) reaccionan muy sensiblemente a las influencias
externas. La sensibilidad de los componentes se puede variar por medio de potenciómetros o
resistencias conectadas en serie. Se puede comprobar la reacción de los componentes que
reaccionan a los cambios de temperatura simplemente con el tacto (temperatura corporal). La
alimentación de tensión se realiza por medio del sistema de bus UniTrain-I o por los
experimentadores.
Resistencias variables termorresistencias (NTC)
Las termorresistencias NTC (NTC = Coeficiente Temperatura Negativa) son semiconductores
fabricados con cerámica policristalina de óxidos mixtos, que se emplean en mayor grado para
la medición de la temperatura. En los materiales semiconductores, la cantidad de portadores
libres de carga se eleva con el aumento de la temperatura, de manera que la resistencia
eléctrica disminuye ante dicho aumento de temperatura. Por esta razón se los denomina
también termistores. Con temperatura ambiente, presentan un coeficiente negativo de
temperatura en el orden de magnitud de -3 a -5 % por grado. El rango típico de temperatura va
de -60ºC a +200 ºC. La dependencia en función de la temperatura obedece a la siguiente
ecuación:
T : Temperatura en K
T0 : Temperatura de referencia
B : Constante dependiente del material
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La temperatura de referencia y la constante dependiente B del componente se pueden tomar
de la correspondiente hoja de datos. Las temperaturas se deben expresar en Kelvin. La
transformación de la temperatura a grados Kelvin se realiza por medio de la ecuación:
T = ( + 273°C).
Las resistencias NTC poseen una sensibilidad esencialmente mayor que los termómetros de
resistencia metálica. Entre los campos de aplicación se encuentra todo tipo de medición y
control automático de temperatura. La desventaja de muchas aplicaciones, no obstante, radica
en que la curva de la resistencia no es lineal sino exponencial. Por tanto, se debe llevar a cabo
una linealización de dicha curva.
La tabla siguiente muestra, a manera de ejemplo, los valores básicos de una resistencia NTC,
con una temperatura de referencia de T0 = 25°C y un valor de resistencia correspondiente de
R25 = 5 k.
Tabla 1: Valores básicos de una resistencia NTC. (R25
Temperatura
de medición
en °C
Valores
básicos
en ohmios
0
20
25
40
60
80
100
120
16325 6245 5000 2663 1244 627,5 339 194,7
La imagen siguiente muestra la característica correspondiente (curva roja) junto con la
característica de una resistencia que tiene un valor de referencia de 10 k (curva azul).
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4.- PROCEDIMIENTO
Característica estática de resistencia NTC
En el experimento siguiente se debe analizar la respuesta de las resistencias NTC. Para ello se
registrará la característica de una resistencia de este tipo y se discutirán los posibles rangos de
aplicación de este tipo de resistencias.
Monte el circuito experimental que se representa a continuación en la sección II de la tarjeta de
experimentación SO4203-7B:
Abra el instrumento virtual Fuente de tensión continua y seleccione los ajustes que se
detallan en la tabla siguiente. Encienda a continuación el instrumento por medio de la tecla
POWER.
Abra el instrumento virtual Voltímetro A y Amperímetro B, seleccione los ajustes que se
detallan en la tabla siguiente
Ajustes de la fuente de
tensión continua
Rango:
10 V
Tensión de
salida:
1V
Ajustes del voltímetro A
Rango de
medición:
5 V DC
Ajustes del Amperímetro B
Rango de medición:
20 mA DC
Modo de operación:
AV
Shunt:
10 ohmios
En el caso de que realice la medición de corriente empleando
el amperímetro virtual, abra el instrumento y seleccione los
ajustes que se detallan en la tabla siguiente.
Ahora, ajuste la tensión de alimentación Ue, empleando uno
tras otro, los valores expuestos en la tabla 1. Mida cada
tensión U en la resistencia NTC, al igual que la corriente I que
fluye por la resistencia y anote los valores de medición en la tabla. Antes de ajustar un nuevo
valor de tensión, espere siempre aproximadamente un minuto antes de llevar a cabo la
medición de corriente. Si pulsa la pestaña "Diagrama" de la tabla, después de realizar todas las
mediciones, podrá visualizar gráficamente la característica resultante.
Modo de
operación:
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El grado de calentamiento de la resistencia durante el servicio depende de la potencia
consumida. Si se registra esta potencia en función del valor de la resistencia, se obtiene la
característica de temperatura de la resistencia. Calcule la potencia P = U· I y la resistencia
R = U/I para cada medición documentada en la tabla 1, y anote en la tabla 2 los valores
obtenidos.
A continuación, visualice las correspondientes curvas características.
TABLA1:
TABLA 2
5.- CUESTIONARIO
1.- ¿Por qué es necesario esperar aproximadamente un minuto antes de medir la corriente
después de realizar una modificación de la tensión?
a) En primer lugar, la tensión de alimentación debe estabilizarse
b) La resistencia NTC se calienta ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la
resistencia y la medición sólo se puede realizar después de que la temperatura haya alcanzado
su valor estacionario.
c) La resistencia NTC se enfría ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la
resistencia y la medición sólo se puede realizar después de que la temperatura haya alcanzado
su valor estacionario.
d) No existe ningún motivo en especial para esperar antes de medir la corriente
2.- ¿Qué afirmaciones podría realizar en relación con la característica obtenida?
a) La pendiente de la característica es constante
b) La pendiente de la característica varía.
c) La tensión en la resistencia NTC adopta un valor máximo.
d) La tensión en la resistencia NTC aumenta continuamente.
e) Si la tensión asciende, disminuye la pendiente de la característica.
f) Si la tensión asciende, aumenta la pendiente de la característica.
3.- ¿A qué conclusión puede arribar a partir de las dos características obtenidas?
a) Si la temperatura aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC.
b) Si el consumo de potencia aumenta, se incrementa el valor de la resistencia NTC
c) Si el consumo de potencia aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC.
d) Si el consumo de potencia aumenta, disminuye la temperatura de la resistencia NTC.
e) Si el consumo de potencia aumenta, aumenta la temperatura de la resistencia NTC.
f) Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberían operar con
bajas intensidades de corriente para evitar los efectos del calentamiento.
g) Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberían operar con
elevadas intensidades de corriente para obtener resultados estables.
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