Download reconocimiento de materiales y medida de voltaje

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N°2
RECONOCIMIENTO DE MATERIALES Y MEDIDA DE VOLTAJE
JESID YESNEIDER ACOSTA TORRES
RICARDO CALDERON USECHE
LUZ ESTHER GALIANO GUTIERREZ
LUIS ANGEL JAIMES LEAL
HECTOR ANTONIO PAVA MORALES
Trabajo presentado como requisito de la primera calificación asignatura de
electromagnetismo grupo 11 al Profesor
LIC. JUAN PACHECO FERNÁNDEZ
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
VALLEDUPAR/CESAR
2015
1
TABLA DE CONTENIDO
PAGINAS
INTRODUCCION
3
OBJETIVOS
4
MARCO TEORICO
5-7
PROCEDIMIENTO
8-10
ACTIVIDADES
11-15
ANALISIS DE RESULTADO
16
CONCLUSION
17
BIBLIOGRAFIA
18
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INTRODUCCION
En física, los procesos de mediciones de magnitudes, es de gran importancia ya
que permiten determinar patrones de comportamientos en problemas aplicados a
las ciencias naturales. Para tal caso, las mediciones de voltajes se dan por medio
de instrumentos que miden la magnitud de la corriente, resistencia y diferencia de
potencial eléctrico, por medio de un multimetro.
En ese orden de ideas, se define a la corriente eléctrica como el flujo de
electrones de un lugar a otro en un circuito cerrado; medida por el multimetro con
el fin de determinar la intensidad de la corriente eléctrica en ampere. Es
importante saber la intensidad de corriente, dado a que no siempre es constante;
es decir: se puede presentar una variación en la misma.
Todos estos conceptos de corriente y la medida de la misma son importantes en el
campo de la ingeniería eléctrica , electrónica, de sistemas y mecánica; dado a que
es necesario conocer las medidas de corrientes empleadas para un determinado
sistema artificial.
3
OBJETIVOS



Identificar Los materiales y/o implementos utilizados para medir voltaje y
resistencia
Comprender mediante la experimentación en la práctica los resultados de
las medidas de voltaje y resistencia
Reconocer y medir la variación de voltaje y resistencia en las distintas
fuentes del laboratorio.
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MARCO TEORICO
VOLTÍMETRO:
El voltímetro es un instrumento destinado a medir la diferencia de potencial (ddp).
La unidad de medida es el Voltio (V). La ddp puede ser medida en CC o AC,
según la fuente de alimentación utilizada. Por ello, antes de utilizar el instrumento
lo primero que se debe verificar es qué tipo de señal suministrará la fuente de
alimentación, y constatar que el selector de escala se encuentre en la posición
adecuada, AC o CC.
Luego se debe estimar o calcular por medio analítico el valor de ddp a medir y con
ello seleccionar el rango de escala adecuado, teniendo en cuenta que el fondo de
escala sea siempre superior al valor a medir.
En el caso que no sea posible estimar ni calcular la ddp a medir, se deberá
seleccionar la escala de mayor rango disponible y luego de obtener una medición
adecuar el rango de escala, si fuera necesario. Para el caso de instrumentos de
aguja, es aconsejable que la lectura se efectúe siempre en la segunda mitad de la
escala, ya que allí se comete menor error.
Cuando se debe medir en CC se deberá tener en cuenta la polaridad del
instrumento, observando que para ello los cables del mismo se hallan
diferenciados por su color siendo, por convención, el color rojo para la polaridad
positiva y el color negro para la polaridad negativa; los bornes del instrumentos
están indicados con los signos + y - o COM respectivamente.
Para el caso de instrumentos de aguja (analógicos), al conectarlos con la
polaridad
Incorrecta se observará que la aguja deflexionará en sentido contrario (de derecha
a izquierda), lo que puede causar deterioro del mecanismo de medición del
instrumento. En caso de desconocer la polaridad de la fuente de alimentación, o
ante cualquier duda sobre la selección de escala, consultar con el profesor.
Cuando se vaya a medir en AC no se tendrá en cuenta la polaridad debido a que
se trata de corrientes no polarizadas.
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AMPERÍMETRO:
Es un instrumento destinado a medir intensidad de corriente, tanto en corriente
continua como en alterna. La unidad de medida es el Ampere (A). Para el manejo
de éste instrumento se deberán observar las mismas precauciones que para el
uso del voltímetro.
ÓHMETRO:
Instrumento destinado a medir valores de resistencias. La unidad de medida es el
Ohm (Ω)). Este instrumento no posee polaridad. La medición de resistencia debe
efectuarse siempre con al menos uno de los bornes del elemento resistivo
desconectado del resto del circuito.
CONEXIÓN DE LOS DISTINTOS INSTRUMENTOS:
VOLTIMETRO:
Aparato utilizado para medir,
directa o indirectamente, diferencias de potencial
eléctrico. Esencialmente, un voltímetro está
constituido por un galvanómetro sensible que se
conecta en serie con una resistencia adicional de
valor elevado. Para que en el proceso de medida no
se altere la diferencia de potencial, es conveniente
que el aparato consuma la menor cantidad posible
de corriente; esto se consigue en el voltímetro
electrónico, que consta de un circuito electrónico
formado por un adaptador de impedancia.
AMPERIMETRO: Medición de la intensidad de corriente en el circuito. Importante:
el amperímetro se conecta siempre en serie. Observar la polaridad para el caso de
CC.
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OHMETRO: Medición de la resistencia R.
Importante: el óhmetro se conecta en paralelo
con el elemento resistivo a medir. El elemento
resistivo no debe estar conectado al circuito de
lo contrario se puede incurrir en error en la
medición.
EL MULTÍMETRO, su uso: El Multimetro posee una perrilla que nos permite
seleccionar el tipo de medición que querernos realizar. Podemos dividir a éste en
cinco zonas principales:
El multímetro es un aparato para medir magnitudes eléctricas que tiene un
selector y según su posición el aparato actúa como voltímetro, amperímetro u
ohmiómetro.
El principio del multímetro está en el galvanómetro, un instrumento de precisión
utilizado para la medida de corrientes eléctricas de pequeña intensidad. El
galvanómetro se basa en el giro que experimenta una bobina situada entre los
polos de un potente imán cuando es recorrida por una corriente eléctrica. Los
efectos recíprocos imán-bobina producen un par de fuerzas electrodinámicas, que
hace girar la bobina solidariamente con una aguja indicadora en un cuadrante: el
desplazamiento producido es proporcional a la intensidad
de la corriente que circula. El modelo descrito, de imán
fijo y bobina móvil, es el más empleado para la
fabricación de amperímetros y voltímetros. Hay también
un modelo en el que la bobina es fija y el imán, móvil y
pendiente de un hilo, gira solidariamente con la aguja
indicadora.
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PROCEDIMIENTO
Medida de Voltajes: Antes de iniciar con la medida del voltaje, es necesario que
comprendamos este término. Si tenemos un conductor en el cual hay muchos
electrones libres. ¿Qué se podría hacer para que ellos se muevan en la misma
dirección formando un flujo de electrones? Sí ponemos una carga positiva en un
extremo del cable, los electrones se verán atraídos y empezarán a moverse hacia
el extremo del cable, generando el flujo eléctrico. En realidad lo que se hace es
poner en los extremos del cable una fuente de tensión, o, dicho en forma común,
"se aplica un voltaje o diferencia de potencial.
Podríamos decir que la tensión, diferencia de potencial o el voltaje "es la fuerza
que pone en movimiento a los electrones". La tensión en el Sistema Internacional
de Unidades se expresa en VOLTIOS [V]. Por ejemplo una pila tiene una tensión
de 1.5V (voltios) y una batería de automóvil 12V. El múltiplo más usual es el
Kilovoltio: 1 KV = 1000 V.
El símbolo de una fuente de tensión (voltaje) continua es el siguiente: En este
símbolo, el terminal o polo negativo (-) indica por donde salen los electrones,
mientras que por el positivo (+) es por donde ingresan los electrones. Al polo
positivo se le define como un punto o potencial positivo, ya que es el que ejerce
una "fuerza" sobre los electrones, y el negativo como un punto o potencia de
referencia en el cual no hay tensión (0 V). Por ejemplo, que una pila tenga una
tensión de 1.5 V, significa que el polo positivo tiene un potencial de 1.5 V (1.5 V de
"fuerza" para atraer a los electrones) respecto de una referencia, que en este caso
es el terminal negativo. De esto surge el nombre diferencia de potencial.
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AHORA BIEN, VEREMOS COMO MEDIR EL VOLTAJE: Se selecciona, en el
Multimetro que estemos utilizando, la unidad (voltios). Revisar que los cables rojo
y negro estén conectados correctamente (El rojo en el medidor de voltio y el negro
en el Terminal COM). Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de
escala, (si no tenemos idea de que magnitud de voltaje vamos a medir, escoger la
escala más grande). Si no tiene selector de escala seguramente el Multimetro
escoge la escala para medir automáticamente.
Se conecta el Multimetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y
se obtiene la lectura en la pantalla. Si la lectura es negativa significa que el voltaje
en el componente medido tiene la polaridad al revés de la que supusimos
(Normalmente en los Multimetro el cable rojo debe tener la tensión más alta que el
cable negro).
En cada zona del Multimetro encontramos diferentes escalas. Veamos la zona que
nos permite medir tensión continua (DCV). En ella encontramos los siguientes
valores: 200mV, 2V, 20V, 200V y 600V, que son los máximos valores que
podemos medir si colocamos la perrilla sobre ellos. Si tenemos que medir una
batería común de 9V, debemos elegir una escala que sea mayor y que esta lo más
cercana posible a este valor, por lo tanto la perrilla del Multimetro se debe
posicionar en la zona DCV en el valor 20V.
En la figura del Multimetro mostrado en paginas anteriores, podemos observar,
que existen tres clavijas para conectar las puntas de medición: Clavija de corriente
hasta l0 A: en él conectamos la punta de color rojo, solo para medir corriente hasta
10 A. Esta clavija no la utilizaremos en este curso; clavija de V, Ohms, A: aquí
conectamos la punta de color rojo, cuando queremos medir tensión (voltaje),
resistencia o corriente (mili amperes) y la clavija de masa o tierra (COM): en él, se
conecta la punta de color negro.
Cuanto más cerca se seleccione la escala respecto a medir, más precisa será la
medición. Si no conocemos el valor a medir, para no correr con el riesgo de
quemar el Multimetro, debemos elegir la escala máxima y realizar la medición.
Luego, si esta escala es grande o no nos permite obtener la precisión deseada,
elegiremos otra menor y así sucesivamente. Si utilizamos diferentes escalas para
medir una tensión continua de 12.23V, obtendremos:
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El 1 que leemos en la escala de 2000mV, indica que se fue de rango, es decir
que el valor que estamos midiendo es mayor al máximo permitido en dicha
escala. Debemos prestar mucha atención de no sobrepasar el valor máximo,
ya que de lo contrario corremos el riesgo de arruinar el instrumento.
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REALICEMOS LAS SIGUIENTES ACTIVIDADES
1) En las fuentes amarillas del laboratorio identifique el tipo de voltaje de
cada sección (continuo o alterno), descríbalas y compare las diferentes
escalas.
FUENTE DE
CARGA
ALTERNA
FUENTE DE
CARGA
CONTINUA
Corriente alterna
No tienen polaridad por lo tanto sus terminales son iguales del mismo color estas
están identificadas en su TERMINAL ROJO en ambas salidas de la fuente
Una característica de esta corriente es que tiene voltajes mucho más altos que la
continua en la fuente y sus rangos también son más grandes que la otra corriente
Corriente continúa
Esta corriente tiene polaridad por lo tanto sus terminales están señalizados:
Con un TERMINAL ROJO para la parte positiva Y un TERMINAL NEGRO para
la parte negativa de estas salidas de la fuente
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Una característica que tiene este tipo de corriente en la fuente es que sus voltajes
de salida son más bajos que de la corriente alterna.
2) Verifica el estado de cada sección.
 Para la fuente Alterna:
FUENTE
0/250 V. 0,8A
0/25 V. 2A
6,3V. 2A
ESTADO
Funciona- no calibrado
Funciona- no calibrado
Funciona- no calibrado
 Para la fuente continua
ESTADO
FUENTE
Sección 1
Calibrada y Funciona
Sección 2
No Funciona
Sección 3- 300V
No Calibrada y Funciona
Sección 3 – 110V
Funciona
3) Utilizando el Multimetro como voltímetro, escoge el rango adecuado para
realizar varias mediciones y compara si el valor dado por el instrumento
coincide con el valor que suministra la fuente. Realiza una tabla de datos
donde consignes ambas clases de valores.
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 En la primera sección de corriente continua que va de 0 a 30v DC,
Hacemos la calibración para que nos vote 15v pero esta nos marca en el
Multímetro 17.3 v
Esto nos da un margen de error de 2.3v más de lo que puede dar de
voltaje en esta configuración para esta salida de la fuente
 En la segunda sección analizada observamos que al calibrarla para que
nos de 50vDC esta nos muestra en el Multímetro 35vDC como lo
muestra la imagen esta salida nos da un margen de error de -15v DC.
Arroja menos voltaje esta salida a según la configuración
manualmente.
asistida
4) Analice y coloque la perilla de la fuente en una posición que suministre
aproximadamente 50V. Verifique con el Multímetro si efectivamente hay
aproximadamente los 50 V que supuestamente está suministrando la fuente
(no se olvide de la escala) ¿Cuál es la lectura en el Multímetro? ¿Es
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aproximadamente 50 V?, ¿Está totalmente lejos? Explique, y si es el caso
intente nuevamente. ¿Qué información suministra la perilla? Explica!
o
o
o
o
o
o
o
Rango de voltaje de esta sección 0 a 300VDC
Voltaje de salida según la fuente: 50V DC
Lectura del Multímetro (voltímetro): 35Vdc
Margen de error: -15v DC
Este margen de error es muy alto
Se corroboro el proceso y la lectura fue la misma
Esto a de indicar que esta sección de la fuente presenta fallos al
suministrar voltajes ya que no va un voltaje inferior al voltaje ideal o
requerido
Después de analizar hasta el momento lo que se ha realizado, Según tu fuente
¿qué valor de voltaje se debe entonces registrar con la posición de la perilla en
20? . Explica la forma como hiciste el cálculo para conocer el resultado anterior?
Verifica el resultado con el multimetro, verifica si es correcto el rango de valores de
la fuente, si no es correcto determina el nuevo rango. Con el nuevo rango que
valor de voltaje debe registrarse cuando la perilla esta en las siguientes
posiciones:
a. Para la fuente de 0 ÷ 25: * 15 * 25.
b. Para la fuente de 0 ÷ 250: * 40 * 75.
Fuente
0 ÷ 25
A 15 marcó 00,2
A 25 marcó 00,4
0 ÷ 250
A 75 marcó 230
A 40 marcó 130
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5) Medir con el voltímetro la diferencia de potencial suministrada por los
tomas de corriente del salón. ¿Qué tipo de voltaje es? ¡Explica!
TOMA-CORRIENTE
MULTIMETRO 500V
MULTIMETRO 200V
1
134
133,9
2
134
134,2
3
135
135,5
4
135
135,7
5
131
131,5
Es voltaje alterno, dado a que cada fuente no maneja polaridad. Además tienen en
promedio una intensidad de corriente de 134,12 V, lo que indica que es la
intensidad de corriente que suministra la empresa a la universidad.
6) Verifica si la fuente fija de voltaje alterno, de las fuentes amarillas,
suministra lo que la lectura especifica.
En la fuente de 0÷300V*150mA se verifico la corriente fija de 110V*10mA y si
suministra lo que la lectura específica, pero en la fuente de 0÷250V*0.8mA no
funcionaban las fijas.
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ANALISIS DE RESULTADOS
En la práctica de laboratorio se pudo observar y concluir que algunos
materiales y/o elementos utilizados en la práctica, no se encuentran e
optimas condiciones para el desarrollo de la práctica.
Por otra parte cabe aclarar que cerca de un 80% de las mediciones totales
hechas en laboratorio, corresponde a medidas empíricas, dado a que las
mediciones hechas por el multimetro en este porcentaje no eran exactas.
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CONCLUSIONES
En el ejercicio de la practica podemos concluir que existen distintos
dispositivos para medir corriente o en su defecto la intensidad de la misma,
resistencia y potencial eléctrico, además del uso correcto de multimetro,
antes de utilizarlo en las distintas fuentes de voltaje.
Al utilizar el multímetro como medidor de voltaje, este dependiendo de su
grado de descalibración de la fuente amarilla, va a arrojar un grado de error.
Al realizar las diferentes mediciones en las fuentes amarillas pudimos
constatar este error, mientras que al realizar las diferentes mediciones en
los tomas corrientes, el error de calibración no era notorio ya que
desconocíamos la cantidad de voltios que suministra la empresa prestadora
del servicio de electricidad.
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BIBLIOGRAFIA
Halliday D., Resnick R., Walker, I. Física, volumen 2, quinta edición, Jhon Wiley &
Sons N.Y., USA, 1997.
Alonso, M. Finn, J.E., Física, volumen 2, Addison-Wesley Iberoamericana,
México,
1995.
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