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La Universidad del Zulia Laboratorio de Física II Reporte de la Práctica N° 1 Integrantes: ______________________________ ______________________________ ______________________________ Fecha:______________________ Sección:______ Grupo N°:_____ Profesora: Yolissa Vega ______________________________ ______________________________ ______________________________ PRÁCTICA 1: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS 1. OBJETIVO: Familiarizar al estudiante con los instrumentos que utilizará más frecuentemente en el laboratorio, como son: fuente de alimentación, multímetros (óhmetro-voltímetroamperímetro), potenciómetros, resistencias fijas y resistencia en décadas o caja de resistencia. 2. EQUIPO Y MATERIAL NECESARIO: Fuente de Alimentación DC. Resistencias de Carbón y de Alambre. Resistencia en Décadas. Multímetro Digital. Potenciómetro de 33Ω. Cables para conexiones. 3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA. Para la realización de esta práctica necesita tener claro todo lo referente a: carga eléctrica, corriente eléctrica, resistencia eléctrica, diferencia de potencial y fuente de alimentación DC. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 1. RESISTENCIAS FIJAS. 1.1. Realice la lectura del valor nominal y el valor real de las resistencias que le serán entregadas utilizando el código de colores y el ohmímetro respectivamente. Registre las lecturas en la tabla No. 1. TABLA No. 1 Resistencias de Carbón 1era Banda (Color y cifra) 2da Banda (Color y cifra) era 3 Banda (Color y multiplicador) 4eta Banda (Color y tolerancia (%)) Valor Nominal (Ω) Tolerancia (Ω) Rango de Tolerancia (Ω) Valor Medido (Ω) 1 2 3 4 1.2. De acuerdo a las lecturas dadas en la tabla No. 1 indique si las resistencias medidas cumplen con las especificaciones del fabricante. ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 2. RESISTENCIAS VARIABLES. 2.1. RESISTENCIA EN DECADAS. 2.1.1. Tome una fuente de alimentación DC y coloque la fuente de voltaje en 5 V (asegúrese que el interruptor de función esté en voltios). Para fijar el nivel de corriente transfiera el interruptor a mA, coloque un cable entre los bornes positivo y negativo de la fuente (establezca un cortocircuito), mueva la perilla de corriente hasta que la escala indique 100 mA. Pase el interruptor a voltios, quitando previamente el cortocircuito. Conecte los terminales de la fuente positivo y negativo a los terminales de la resistencia en décadas. 2.1.2. Suba el valor de la caja de resistencia de 50 a 100 variando dicho valor de 10 en 10. Observe si cambia el voltaje de salida de la fuente. 2.1.3. Regrese la caja de resistencias a 50 y baje dicho valor hasta10 con paso de 10 en 10. 2.1.4. Si en alguno de los dos incisos anteriores observó que el voltaje cae. ¿A qué se debe este hecho? Razone._________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 2.1.5. Coloque la caja de resistencia en 125Ω, 342Ω y 4572 Ω; en cada caso mida el valor utilizando el ohmímetro. Tolerancia de la caja de resistencia: _______ a. 125Ω b. 342Ω c. 4572Ω Indique los límites de tolerancia (Ω):______________ Valor Medido (Ω):______ Indique los límites de tolerancia (Ω):______________ Valor Medido (Ω):______ Indique los límites de tolerancia (Ω):______________ Valor Medido (Ω):______ De acuerdo a los valores medidos indique si la resistencia en década cumple con las especificaciones del fabricante. Explique.____________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 2.1.6. Seleccione cuatro valores diferentes y complete la tabla No. 2. TABLA No. 2 Resistencias 1era Perilla 2da Perilla 3era Perilla 4eta Perilla Valor Nominal (Ω) Tolerancia (Ω) Rango de Tolerancia (Ω) Valor Medido (Ω) 1 2 3 4 2.1.7. De acuerdo a las lecturas dadas en la tabla No. 2 indique si las resistencias medidas cumplen con las especificaciones del fabricante. ___________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 3. POTENCIÓMETRO. 3.1. Instale el circuito de la figura, utilizando un potenciómetro de 33 y fije la fuente de voltaje en 5 V (calibrando la fuente a máxima corriente). Fije el cursor en la mitad de su recorrido. A + – B C E D 3.2. Mida los voltajes indicados en la tabla No. 3. TABLA No. 3 VAB VCD VDE VCE 3.3. ¿Cómo podemos saber que el cursor está exactamente en el centro, utilizando el voltímetro? ¿Qué relación existe entre los voltajes medidos? _________________________________________ ________________________________________________________________________________ 3.4. Coloque el voltímetro entre los puntos CD y mueva el cursor D entre los puntos C y E, observando la pantalla del voltímetro. 3.5. ¿Para qué posición del cursor D el voltaje es mínimo y para que posición es máximo? ________________________________________________________________________________ 3.6. Si colocamos un voltaje fijo de 10 V entre los puntos A y B ¿será posible obtener a través del cursor D y un punto fijo del potenciómetro un voltaje comprendido entre 0 y 10 V? Razone. ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 4. MEDIDAS DE VOLTAJE Y CORRIENTE EN CIRCUITOS DC. 4.1. Instale el circuito de la figura y realice las lecturas especificadas en la tabla No. 4. R1 = 20 Ω R2 = 10 Ω it V=5V + – it TABLA No. 4 Ri R1 R2 Rt Resistencia medida (Ω) Voltaje medido (V) Corriente medida (A) ANÁLISIS DE RESULTADOS: ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 5. Instale el circuito de la figura y realice las lecturas especificadas en la tabla No. 5. i1 R1 = 50 Ω i2 i1 i2 R2 = 20 Ω it it + – V=3V TABLA No. 5 Ri R1 R2 Rt Resistencia medida (Ω) Voltaje medido (V) Corriente medida (A) ANÁLISIS DE RESULTADOS: ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 5. CONCLUSIONES. 6. RECOMENDACIONES. PREFIJOS Se utilizan para sustituir a las distintas potencias de base 10 Prefijo Pico Nano Micro Mili Kilo Mega Giga Tera Ejemplos: Abreviatura p n μ m K M G T 1,8.10-6 s = 1,8 μs Valor 10-12 10-9 10-6 10-3 103 106 109 1012 7,32.103 Hz = 7,32 KHz CÓDIGO DE COLORES Color Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Dorado Plateado Sin color 1era y 2da Banda 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ------------- 3era Banda (Multiplicador) 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 10-1 10-2 ----- 4ta Banda (Tolerancia) ----------------------------------------5% 10 % 20 % EJEMPLO En la Figura la resistencia está codificada con los colores rojo, amarillo, verde y oro. Su valor será 2.400.000 Ω, con una tolerancia de 5%. Expresando la tolerancia en valor absoluto sería 2.400.000 Ω ± 120.000 Ω (120.000 Ω es el 5% de 2.400.000 Ω); esto implica que el valor real estará entre 2.280.000 Ω y 2.520.000 Ω. En el caso de una resistencia cuyo valor sea menor de 1 Ω el multiplicador será de color plata. En el caso de una resistencia cuyo valor sea mayor que 1 Ω y menor de 10 Ω, el multiplicador será de color oro. MULTÍMETRO DIGITAL COMO CONECTAR EL MULTÍMETRO V… 2 200 20 • 1000 • • OFF 750 200 • • V 20 • • • 20 M •2 M • 200 K • 20 K A… 200 mA 10 A • 200 mA • A~ 10 A 10 A +2 V~ • COM •2 K •200 V – A Para medir diferencia de potencial Para medir la corriente eléctrica Ω )) ))) VΩ R mA Para medir resistencia eléctrica Ω R V… Escala para medir Voltaje DC - V~ Escala para medir Voltaje AC A… Escala para medir Corriente DC - A~ Escala para medir Corriente AC Ω Escala para medir Resistencia Eléctrica 10 A Conector para medir Corriente Eléctrica hasta un máximo de 10 A VΩ mA Conector para medir Voltaje (AC y DC), Resistencia Eléctrica y Corriente Eléctrica en el orden de los miliamperios (punta de prueba roja) COM Conector Común-Terminal de referencia. Se utiliza para todas las mediciones (punta de prueba negra) )))) ) Probador de continuidad. Posee señal audible UTILIZACIÓN DEL MULTÍMETRO Antes de empezar con las mediciones hagamos un breve repaso de las funciones del multímetro y como configurarlas para las mediciones requeridas: El multímetro (comúnmente llamado Tester) es un instrumento capaz de medir con bastante exactitud varias magnitudes eléctricas diferentes. Para ello consta de una llave selectora que nos permite cambiar de magnitud y escala a medir. Veamos que aspecto presenta un multímetro digital común. Referencias: 1. Display: Aquí se observa la medición realizada. 2. Electrodos: Son los contactos que se deberán colocar sobre los puntos a medir, deben estar libres de suciedad y ser colocados de manera firme sobre superficies a medir limpias y secas. Generalmente el de color rojo se utiliza como positivo y el negro como negativo o masa, pero los colores se pueden invertir sin inconvenientes. 3. Plug de los electrodos: Son la conexión de los electrodos al aparato. Deben ser seleccionados correctamente según la medición a realizar. 4. Llave selectora: Es la encargada de seleccionar la magnitud a medir y la escala a utilizar. Es fundamental comprender su funcionamiento antes de realizar cualquier medición. 5. Escala de Tensión para Corriente Alterna (ACV): Esta escala hace funcionar al multímetro como un voltímetro de corriente alterna. En este caso tiene solo dos escalas (200Volts y 750Volts), es utilizada habitualmente en la posición 750V para las mediciones de tensión hogareñas. Nosotros la utilizaremos en la escala 200V para medir la tensión de rizado del alternador. 6. Escala de Tensión para Corriente Continua (DCV): Esta escala hace funcionar al multímetro como un voltímetro de corriente continua. Comúnmente se la utiliza para conocer el estado de carga de pilas y baterias. En nuestro ejemplo incluye escalas de 1000, 200, 20 Volts y además 200, 2000 miliVolts. Nosotros la utilizaremos para realizar varias mediciones, generalmente en la escala 20V. 7. Escala de resistencia: En esta posición el multímetro se comporta como un ohmetro. Se utiliza para medir resistencias, en nuestro caso desde 200 Ohms hasta 2000 kOhms. Para nosotros no será de mayor utilidad ya que las resistencias a medir serán generalmente menores a 200 Ohms y podemos averiguarlas mediante la ley de Ohm (V=IxR por lo tanto R=V/I) habiendo medido V (caida de tensión) e I (corriente) con anterioridad. Sin embargo puede ser de utilidad para medir resistencias en la bobina de encendido. 8. Continuidad: Esta escala nos muestra la capacidad de un circuito, bobina o componente para conducir la corriente. Nos es útil para averiguar si algún cable está cortado, si existe algún contacto en mal estado o si alguna pista de la luneta térmica no conduce como es debido. Si no hay conducción el display no mostrará cifra alguna o aparecerá solo un número 1 en el medio. Algunos aparatos poseen un buzzer (alarma) que avisa sobre la conducción con un sonido característico. 9. Escala Corriente Continua (DCA): Aquí el multímetro pasará a comportarse como amperímetro. Esta escala mide corrientes continuas desde 200 miliAmpere hasta 200 miliAmpere (muy pequeñas). Hay que tener en cuenta ser cuidadoso al seleccionar esta escala para no dañar el aparato tratando de medir corrientes mayores a los 200 miliAmapere. 10. Escala de Corriente hasta 10 Ampere: En esta escala el multímetro se transforma en una amperímetro capaz de medir corrientes de hasta 10 Ampere. 11. Conector para mediciones de Corriente Continua hasta 10 Ampere: Aquí se enchufa el plug rojo cuando debemos medir corrientes de hasta 10 Ampere. Hay que tener precaución de no utilizar este borne para medir ninguna otra magnitud. 12. Conector positivo Tensiones ACV y DCV – Corriente DCA – Resistencia y Continuidad: Aquí conectaremos el plug del electrodo rojo cuando queramos medir dichas magnitudes. 13. Conector negativo o masa (común): Aquí se conecta el electrodo negro para todas las mediciones. Notas: - Como se dijo anteriormente invertir el color de los electrodos no causa ningún problema, solo se los utiliza de esta manera por convención y para reconocer polaridades con facilidad. - Si las mediciones de ACV, DCV, DCA o Corriente 10 Ampere aparecen con signo negativo en el display la polaridad es inversa a la seleccionada al colocar los electrodos. - Si medimos alguna magnitud y la escala seleccionada es insuficiente, el aparato se encargará de avisarnos, aun así es recomendable prestar atención antes de medir para no provocar sobrecargas que puedan dañarlo. - Si la escala elegida es demasiado grande para la medición obtendremos una medición nula (000), lo recomendable es ir bajando de a una a las posiciones de escalas menores hasta llegar a la menor de todas. Si aún así no hay lectura puede ser que no haya nada que medir o que la medida sea aun más pequeña que la menor escala. - Como es fácil imaginar hay gran cantidad de modelos más o menos sofisticados y capaces de testear, con escalas más o menos completas y precisas. También aun se pueden encontrar multímetros analógicos cuyas lecturas se realizan sobre un dial con diferentes escalas y una aguja balanceada. Pero el funcionamiento de todos es muy similar. MULTÍMETRO DIGITAL COMO CONECTAR EL MULTÍMETRO + V R V – Para medir diferencia de potencial A Para medir corriente eléctrica Ω V… Escala para medir Voltaje DC V~ Escala para medir Voltaje AC A… Escala para medir Corriente DC A~ Escala para medir Corriente AC Ω Escala para medir Resistencia Eléctrica V Ω mA COM R Para medir resistencia eléctrica Conector para medir Voltaje (AC y DC), Resistencia Eléctrica y Corriente Eléctrica en el orden de los miliamperios (punta de prueba roja) Conector Común-Terminal de referencia. Se utiliza para todas las mediciones (punta de prueba negra)