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PORTADA ..ii
ABSTRACT..iii
RESUMEN...iv
I. INTRODUCCIN
................................................................................................................................................
5
II. MARCO TERICO
........................................................................................................................................
7
2.1. MULTIMETRO
.....................................................................................................................................
7
2.1.1. DEFINICIN
................................................................................................................................
7
2.2. VOLTAJE
.............................................................................................................................................
10
2.2.1 DEFINICIN
...................................................................................................................................
10
2.2.2 VOLTIMETRO
................................................................................................................................
12
2.3. CORRIENTE ELECTRICA
............................................................................................................
13
2.3.1. DEFINICIN
..............................................................................................................................
13
2.3.2. AMPERIMETRO
.......................................................................................................................
14
2.4. RESISTENCIA
...................................................................................................................................
16
2.4.1. DEFINICION
..............................................................................................................................
16
2.4.2. RESISTIVIDAD
........................................................................................................................
17
2.4.3. EFECTOS DE LA TEMPERATURA
.................................................................................
18
2.4.4. RESISTORES
............................................................................................................................
19
2.4.5. POTENCIA CONSUMIDA EN UN RESISTOR
........................................................... 19
2.4.6. CODIGO DE COLORES
........................................................................................................
20
2.4.7. CIRCUITO ABIERTO O CORTOCIRCUITO
..............................................................
21
2.4.8. OHMETRO U OHMIMETRO
...............................................................................................
22
III. MTODOS Y MATERIALES
...................................................................................................................
23
3.1. MTODO
..............................................................................................................................................
23
3.2. DESCRIPCIN DEL EQUIPO
.....................................................................................................
23
3.3. MATERIALES Y EQUIPOS
..........................................................................................................
23
3.4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
......................................................................................
23
3.4.1. ACTIVIDAD N 01
..................................................................................................................
23
3.4.2. ACTIVIDAD N 02
..................................................................................................................
24
3.4.3. ACTIVIDAD N 03
..................................................................................................................
24
3.4.4. ACTIVIDAD N 04
..................................................................................................................
25
IV. RESULTADOS
..............................................................................................................................................
25
V. DISCUSIN DE RESULTADOS
...........................................................................................................
26
VI. CONCLUSIONES
........................................................................................................................................
26
VII. RECOMENDACIONES
..............................................................................................................................
26
VIII. REFERENCIA BIBLIOGRFICA
.....................................................................................................
27
IX. BIBLIOGRAFA
............................................................................................................................................
28
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5
I. INTRODUCCIN
El presente trabajo est orientado a la utilizacin de equipos de
medicin, ya que cuantificar
es parte de nuestra vida diaria y que con esta tcnica podemos
determinar todo tipo de
clculo requerido.
Las diversas manifestaciones de la naturaleza podemos medirlo,
en esta oportunidad
elaboraremos un experimento que nos permita tener acceso al
fenmeno de la corriente
elctrica, usando resistencias y bateras.
El presente informe consta de un marco terico donde se
especifica todo acerca de las
unidades de medida, equipos de medicin, asociacin y tipos de
circuitos elctricos.
De esta manera podremos darnos cuenta de cun importante son los
instrumentos de
medicin, las unidades y sobre todo como usar correctamente el
multmetro.
Inmediatamente despus de estos fenmenos lograremos realizar
ciertos clculos que nos
llevaran a constatar el valor real de en cada caso (voltaje,
corriente y resistencia).
Como parte final se llega concluir con los objetivos planteados
ponindolos en prctica en
nuestra vida diaria y ms an aplicarlos en la carrera profesional
de ingeniera qumica.
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6
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Realizar mediciones fundamentales y emplear el correcto
funcionamiento del multmetro digital.
OBJETIVOS ESPECFICOS
Relacionarse con las funciones del multmetro digital. Operar el
multmetro para medir la resistencia. Operar el multmetro para medir
la corriente elctrica. Operar el multmetro para medir tensin
elctrica.
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7
II. MARCO TERICO
2.1. MULTIMETRO
2.1.1. DEFINICIN
El Multmetro o Multitester es un conjunto de accesorios que se
comportan como
instrumentos de mltiples propsitos. As como los ms comunes, que
tienen la
propiedad de medir intensidad de corriente, tensin, en seal
continua o alterna, y
adems medir resistencia elctrica. Estas seran las condiciones
mnimas que se
podran exigir a un instrumento para definirlo como
Multitester.
Poseen diferentes escalas, que suelen distraer la medicin,
provocando los tpicos
Errores de Lectura que en ocasiones traen como consecuencia la
prdida parcial
o total del instrumento, ya sea por sobrecarga o error de
conexin al circuito.
Los multitester, sobre las unidades bsicas de medicin, tambin se
le agregan otras
funciones, como pueden ser por ejemplo: medir continuidad en
diodos, tipo de
polaridad en transistores, continuidad con sonido, nivel de
ruido, temperatura, etc.
Pero si hay algo claro, es que existen dos tipos de Multmetros:
Multitester
Anlogos y los Multitester Digitales. Dentro de estos dos grupos
se vuelven a
clasificar por el tipo de funcionamiento que desarrollan en la
accin de la medicin.
Pero este punto lo abordaremos un poco ms adelante, ahora
veremos las
generalidades del proceso de la medicin.
Diagrama que muestra las etapas de una medicin.
En el diagrama de flujo se muestran las etapas de una medicin,
que debe cumplir
cualquier instrumento. Toda seal de estmulo debe ser canalizada
por un sistema
de entrada hasta el elemento comparador; que puede ser un banco
de resistencias,
bobinas, condensadores termmetros, barmetros, o hasta complejos
sistemas
digitales.
Seal de entrada Sistema de
entrada
Sistema
comparador Seal de salida
Sistema de interpretacin
(Display o escala de medicin)
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8
El comparador emite una seal como respuesta al estmulo de
entrada, que es
traducida o representada por el sistema de interpretacin
compuesto por escalas
luminosas, display de cristal lquido, escalas analgicas con
agujas, etc.
Los multitester cumplen, como cualquier instrumento de medicin,
con todas las
etapas anteriores. Pero se debe agregar una etapa intermedia
entre el sistema de
entrada y el sistema comparador. A sta etapa se le denomina
etapa de seleccin o
conmutacin y se encarga de canalizar la seal de entrada por los
parmetros
adecuados de medicin y ser evaluados en distintas escalas de
interpretacin.
Algunos multitester digitales se denominan autorango, por
establecer
automticamente la escala de medicin segn la unidad establecida
en la entrada.
Diagrama que muestra el funcionamiento de un multmetro.
En este diagrama se explica en forma general el funcionamiento
de un multitester
convencional que puede ser digital o analgico.
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9
Figura 1. Multmetro analgico
Figura 2. Multmetro digital
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2.2. VOLTAJE
2.2.1 DEFINICIN
La definicin de voltaje involucra el concepto de trabajo, el
cual a su vez involucra
los conceptos de fuerza y distancia. La unidad de trabajo en el
S.I. es el joule,
denotado por el smbolo J; la unidad de fuerza en el S.I. es el
newton, denotado por
el smbolo N, y la unidad de distancia en el S.I. es el metro,
denotado por el smbolo
m.
Para mover un objeto se necesita un trabajo que supere la fuerza
que se opone al
movimiento. Por ejemplo, para el levantamiento de un objeto se
necesita realizar
un trabajo que supere la fuerza de gravedad. De manera general,
el trabajo
necesario en joules es el producto de la fuerza en newtons por
la distancia recorrida
en metros:
() = ()()
Donde W, F y s son los smbolos de trabajo, fuerza y distancia,
respectivamente.
Energa es la capacidad para realizar trabajo. Una de sus formas
es la energa
potencial, que es la energa que tiene un cuerpo debido a su
posicin.
La diferencia de voltaje (tambin llamada diferencia de
potencial) entre dos puntos
es el trabajo requerido en joules para mover una carga de 1 C de
un punto hasta
otro. La unidad de voltaje en el S.I. es el volt, denotado por
el smbolo V. La cantidad
de voltaje que puede denotarse por el smbolo V o v, aun cuando E
y e se usan
tambin. En general,
() =()
()
El smbolo V, utilizado para representar una cantidad de voltaje,
algunas veces tiene
subndices para indicar los dos puntos a los que se refiere el
voltaje. Si la letra a se
asigna a un punto y la letra b para el otro, y si W joules de
trabajo se necesitan para
mover Q coulumbs desde el punto b hasta el punto a, entonces
=
.
Ntese como el primer subndice es el punto hacia el cual la carga
se mueve. A veces
el smbolo de una cantidad de trabajo se denota por medio de
subndices, como en
la expresin dada por =
.
Para mover una carga positiva desde b hasta a (o una carga
negativa desde a hasta
b), se necesita realizar un trabajo, por lo tanto el punto a es
positivo con respecto
del punto b. A esto se le denomina la polaridad del voltaje. En
el diagrama de un
circuito esta polaridad de voltaje se indica por medio de un
signo positivo (+) en el
punto a, y por un signo negativo (-) en el punto b, como se
muestra en la figura para
un voltaje de 6 voltios.
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11
Los trminos usados para designar este voltaje son, un voltaje o
una elevacin de
potencial de 6v desde b hasta a o, de forma equivalente, una
cada de voltaje o de
potencial de 6v desde a hasta b.
Si la cantidad de voltaje se denota por el smbolo como en la
figura mostrada, los
signos positivo y negativo se consideran como polaridades de
referencia y no
necesariamente como polaridades reales. Si se utilizan los
subndices, el signo
positivo de la polaridad debe estar en el punto correspondiente
al primer subndice
(en este caso a), mientras que el signo negativo de la polaridad
corresponder al
segundo subndice (en este caso, b). Si despus de efectuar
algunos clculos se
encuentra que es positivo, entonces el punto a es realmente
positivo con
respecto del punto b, coincidiendo con los signos de la
polaridad. Pero si se
encuentra que es negativo, las polaridades son realmente
opuestas a las
calculadas.
Figura 3. Fuentes de voltaje
A un voltaje constante se le denomina voltaje de CC; a un
voltaje que vara
senoidalmente con el tiempo, voltaje de CA.
Una fuente de voltaje, como por ejemplo una batera o un
generador, produce un
voltaje que idealmente no depende del flujo de corriente que a
travs de ella. En la
figura 4(a) se muestra el smbolo de circuito para una batera.
Esta fuente de voltaje
de cc de 12 V; este smbolo frecuentemente se usa tambin para
fuentes de voltaje
de cc que no son precisamente una batera. En general los signos
+ y no se
escriben porque se ha convenido en designar el terminal positivo
con la lnea ms
larga y negativo con la lnea ms corta. Otro smbolo de circuitos
para una fuente
de voltaje de cc se muestra en la figura 4(b). Una batera donde
existe un exceso de
protones, hacia la fuerza de repulsin del terminal negativo, en
donde existe un
exceso de electrones. Un generador de voltaje suministra esta
energa proveniente
de una fuente mecnica que hace girar un imn alrededor de una
bobina de
alambre.
Figura 4.- Tipos de fuente de alimentacin
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2.2.2 VOLTIMETRO
Un voltmetro es un instrumento que sirve para medir la
diferencia de
potencial entre dos puntos de un circuito elctrico.
Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el
voltmetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivacin sobre
los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos
lleva a que el voltmetro debe poseer una resistencia interna lo ms
alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo
que dara lugar a una medida errnea de la tensin. Para ello, en el
caso de instrumentos basados en los efectos electromagnticos de la
corriente elctrica, estarn dotados de bobinas de hilo muy fino y
con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a
travs del aparato se consigue el momento necesario para el
desplazamiento de la aguja indicadora.
Figura 4.1. Conexin de un voltmetro en un circuito.
En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la
funcin del voltmetro presentando unas caractersticas de aislamiento
bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento.
En la Figura 4.1 se puede observar la conexin de un voltmetro
(V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que
queremos medir su diferencia de potencial.
En algunos casos, para permitir la medida de tensiones
superiores a las que soportaran los devanados y rganos mecnicos del
aparato o los circuitos electrnicos en el caso de los digitales, se
les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con
el voltmetro, de forma que solo le someta a una fraccin de la
tensin total.
A continuacin se ofrece la frmula de clculo de la resistencia
serie necesaria para lograr esta ampliacin o multiplicacin de
escala:
= ( 1)
Donde N es el factor de multiplicacin (N1) Ra es la Resistencia
de ampliacin del voltmetro. Rv es la Resistencia interna del
voltmetro.
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2.3. CORRIENTE ELECTRICA
2.3.1. DEFINICIN
La corriente elctrica se obtiene como consecuencia del
movimiento de cargas
elctricas. La unidad de corriente en el S.I. es el ampere, cuya
representacin
simblica es A. Se utiliza el smbolo I para expresar una cantidad
constante de
corriente, i para una corriente variable en el tiempo. Si un
flujo constante con una
carga de 1 C cruza un punto sobre un conductor en 1 s, la
corriente resultante es
de 1 A. En general,
() =()
()
en donde t es el smbolo de la cantidad de tiempo.
La corriente tiene asociada una direccin; por conveccin, la
direccin del flujo de
corriente es en el sentido del movimiento de las cargas
positivas, opuestos al de las
cargas negativas. En los slidos nicamente los electrones libres
se mueven para
producir el flujo de corriente, los iones no pueden moverse. Sin
embargo, en lo
gases y lquidos los iones si se pueden mover para producir un
flujo de corriente. En
vista de que los circuitos elctricos estn constituidos en gran
parte por slidos,
nicamente los electrones producen flujo de corriente en casi
todos ellos, pero este
hecho carece de importancia en el anlisis de circuitos porque se
efecta
generalmente a nivel de corriente y no a nivel de carga.
En el diagrama de un circuito cada I (o i) normalmente tiene
asociada una flecha
para indicar la direccin de referencia de corriente, como se
muestra en la figura 5.
Esta flecha indica la direccin de la corriente positiva, aunque
no necesariamente
la direccin real del flujo. Si despus de hacer algunos clculos
se encuentra que la
I es positiva, entonces la corriente fluye en sentido de la
flecha. Pero si la I es
negativa, el flujo de la corriente es en el sentido opuesto al
de la flecha.
Una corriente que fluye en solo una direccin todo el tiempo es
una corriente
continua (cc), mientras que una corriente que vara su direccin
es una corriente
alterna (CA). En general, la corriente continua se refiere a una
corriente constante,
y la corriente alterna a una corriente que vara de forma
senoidal durante el tiempo.
Una fuente de corriente es un elemento del circuito que genera
una corriente
especfica que fluye a travs de la misma fuente. En la figura 5
muestra el smbolo
para representar una fuente de corriente en el diagrama de un
circuito. Esta fuente
genera un flujo de 6 A en el sentido de la flecha.
I 6A
Figura 5
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14
Siempre que cargas elctricas del mismo signo estn en movimiento,
se dice que
existe una corriente. Las cargas de mueven perpendicularmente a
una rea
superficial A (figura 6). Por ejemplo, esta rea podra ser la
seccin transversal de
un alambre. La corriente es la rapidez con la cual fluye la
carga a travs de esta
superficie. Si es la cantidad de carga que pasa a travs de esta
rea en un tiempo
, la corriente promedio, , es igual a la razn de la carga en el
intervalo de
tiempo:
=
Si la rapidez con la que fluye la carga vara con el tiempo, la
corriente tambin vara
en el tiempo y se define la corriente instantnea I, como el
lmite diferencial de la
expresin anterior:
=
2.3.2. AMPERIMETRO
Un ampermetro es un instrumento que se utiliza para medir la
intensidad de corriente que est circulando por un circuito
elctrico. Un micro ampermetro est calibrado en millonsimas de
amperio y un miliampermetro en milsimas de amperio.
En trminos generales, el ampermetro es un simple galvanmetro
(instrumento para detectar pequeas cantidades de corriente), con
una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt".
Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de
un ampermetro con varios rangos o intervalos de medicin.
Figura 6. Cargas en movimiento a travs de un rea A. La rapidez a
la cual fluye la carga a
travs del rea se define como la corriente I.
La direccin de la corriente es la misma a la
cual fluyen las cargas positivas cuando tiene
libertad de hacerlo.
Figura 7. Seccin de un conductor uniforme de rea transversal A.
Los portadores de carga mvil se
desplazan con una velocidad y el desplazamiento que
experimentan en la direccin de las x en un intervalo de
tiempo t es = . Si t es el intervalo durante el
cual se desplazan las cargas en promedio, por la longitud
del cilindro, el nmero de portadores en la seccin de
longitud x es igual a ; es el nmero de
portadores por unidad de volumen.
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Los ampermetros tienen una resistencia interna muy pequea, por
debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no
disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito
elctrico.
El aparato descrito corresponde al diseo original, ya que en la
actualidad los ampermetros utilizan un conversor analgico/digital
para la medida de la cada de tensin en un resistor por el que
circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leda por
un microprocesador que realiza los clculos para presentar en un
display numrico el valor de la corriente elctrica circulante.
UTILIZACION:
Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la
corriente circule por el ampermetro, por lo que ste debe colocarse
en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El
ampermetro debe poseer una resistencia interna lo ms pequea posible
con la finalidad de evitar una cada de tensin apreciable (al ser
muy pequea permitir un mayor paso de electrones para su correcta
medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los
efectos electromagnticos de la corriente elctrica, estn dotados de
bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.
En algunos casos, para permitir la medida de intensidades
superiores a las que podran soportar los delicados devanados y
rganos mecnicos del aparato sin daarse, se les dota de un resistor
de muy pequeo valor colocado en paralelo con el devanado, de forma
que solo pase por ste una fraccin de la corriente principal. A este
resistor adicional se le denomina shunt. Aunque la mayor parte de
la corriente pasa por la resistencia de la derivacin, la pequea
cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la
intensidad total por lo que el galvanmetro se puede emplear para
medir intensidades de varios cientos de amperios.
La pinza amperimtrica es un tipo especial de ampermetro que
permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en
el que se quiere medir la intensidad de la corriente.
Figura 7.1 - Conexin de un ampermetro en un circuito
En la figura 7.1 se muestra la conexin de un ampermetro (A) en
un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), as
como la conexin del resistor shunt (RS).
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El valor de RS se calcula en funcin del poder multiplicador (n)
que se quiere obtener y de la resistencia interna del ampermetro
(RA) segn la frmula siguiente:
=
1
As, supongamos que se dispone de un ampermetro con 5 de
resistencia interna que puede medir un mximo de 1 A (lectura a
fondo de escala). Si se desea que pueda medir hasta 10 A, lo que
implica un poder multiplicador de 10. La resistencia RS del shunt
deber ser:
=5
9= 0.555
2.4. RESISTENCIA
2.4.1. DEFINICION
LEY DE OHM
El flujo de electrones libres a travs de un conductor ocasionado
que estos choquean
con los tomos del conductor y pierdan energa cintica que se
trasforma en calor.
La aplicacin de un voltaje har que estos vuelvan a ganar energa
y velocidad,
mismas que se reducirn de nuevo como consecuencia de choques
posteriores. Este
aumento y disminucin de velocidad ocurren continuamente debido a
que los
electrones libres se mueven entre los tomos de conductor.
Resistencia es la propiedad de los materiales de oponerse o
resistir al movimiento
de electrones, lo cual hace necesario la aplicacin de un voltaje
para producir un
flujo de corriente. La unidad de resistencia en el SI es el ohm
y se simboliza con la
letra griega omega mayscula . El smbolo de resistencia R.
En conductores metlicos y de otros tipos, la corriente es
directamente proporcional
al voltaje aplicado: al duplicar el voltaje se duplica la
corriente, al triplicar el voltaje
se triplica la corriente, y as sucesivamente si el voltaje
aplicado V y la corriente
resultante I tienen referencia entre V e I es.
I(amperes) =()
()
En donde R es la constante de proporcionalidad esta relacin se
le conoce como la
ley de ohm. Para voltaje s y corrientes variables en el tiempo
I=V/R. para referencia
no asociadas. I=-V/R o i=-v/R.
De acuerdo a la ley de ohm es evidente que a mayor resistencia.
Menor es al
corriente para cualquier voltaje aplicado. La resistencia
elctrica de un conductor es
de 1 si el voltaje aplicado de 1 V produce un flujo de corriente
de 1 A.
El termino inverso de resistencia se utiliza frecuentemente; se
denomina
conductancia y su representacin simblica es G. la unidad de
conductancia en el SI
es el siemens; cuyo smbolo es S.
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Que sustituye a la unidad no considerada en el SI, el mho
representado
simblicamente por omega invertida. Como la conductancia es el
inverso de la
resistencia, G=I/R. En trminos de conductancia la ley de ohm s
cmo.
I() = ( ) ()
Donde se muestra que a mayor conductancia de un conductor mayor
es la corriente
para cualquier voltaje aplicado.
2.4.2. RESISTIVIDAD
La resistencia es un conductor de seccin transversal uniforme e
s directamente
proporcional a la longitud del conductor e inversamente
proporcional a su rea de
seccin transversal. La resistencia es tambin funcin de la
temperatura de un
conductor, como se explicar la siguiente seccin. Medida a una
temperatura fija la
resistencia de un conductor es.
=
Donde L es la longitud del conductor en metros y A es el rea de
seccin transversal
en metros cuadrados. La constante de proporcionalidad .letra
minscula rho, es el
smbolo de cierta cantidad de resistividad y depende del tipo de
material.
La unidad de resistividad en el SI es el ohm-metro, cuyo smbolo
es .m .La tabla 1
muestra la resistividad de algunos materiales a 20C.
Un buen conductor tiene una resistividad cercana a los 108. m.la
plata
considerada como el mejor conductor, resulta bastante cara en la
mayor parte de
los casos. El cobre es un conductor comn como tambin lo es el
aluminio. Los
materiales con resistividades materiales que 1010. m.son
aisladores, que sirven de
apoyo fsico para impedir una fuga significativa de corriente.
Tambin las cubiertas
aislantes en los alambres evitan fugas entre ellos cuando se
ponen en contacto. Las
resistividades con valores entre 104 107 . m son
semiconductores,
materiales de los cuales se fabrican los transistores.
MATERIAL RESISTTIVIDAD( a 20 C) MATERIAL RESISTIVIDAD( a 20
C)
Plata 1.64x10-8 Nicromo 100x10-8 Cobre recocido 1.72x10-8
Silicio 2500 Aluminio 2.83x10-8 Papel 1010 Hierro 12.3x10-8 Mica
5x1011 Constantn 49x10-8 Cuarzo 1017
Tabla 1. Muestra los valores de resistividad de algunos
materiales a 20 C.
La relacin entre, la longitud y el rea de seccin transversal
es
=
Donde la constante de proporcionalidad , letra griega minscula
sigma, es el
smbolo para la conductividad. La unidad de conductividad en el
SI es el siemens por
metro, cuyo smbolo es . 1.
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18
2.4.3. EFECTOS DE LA TEMPERATURA
La mayor parte de los materiales que son buenos conductores
incrementan casi
linealmente su resistencia con el aumento de temperatura de
operaciones
normales, como la muestra la lnea gruesa en la figura 8, sin
embargo algunos
materiales y los semiconductores comunes en particulares
presentan una
resistencia que disminuye al aumentar la temperatura.
Si se prolonga la lnea recta en la 8 hacia, esta cruza el eje de
temperatura a una
temperatura 0 donde la resistencia parece ser cero. Esta
temperatura 0 es la
temperatura de inicio de la resistencia residual. (La
temperatura para una resistencia
cero realmente ocurre a-273C) .si 0 es conocida y la resistencia
1 a otra
temperatura 1 , es tambin conocida, entonces la resistencia 2 a
la temperatura
2 se obtiene por medio de semejanza de tringulos.
2 =2 01 0
1
La tabla 4c tiene algunos valores de temperatura valores de
temperatura de inicio
de la resistencia residual para algunos materiales conductores
comunes.
Una forma diferente pero equivalente de calcular la resistencia
2 es:
2 = 1[1+ (2 1)]
Figura 8..-Curva caracterstica de la resistencia con la
temperatura.
Material
Coeficiente de temperatura (C-1 at 20C)
Tungsteno 0.0045
Cobre 0.00393
Aluminio 0.00391
Plata 0.0038
Constantn 0.000008
Carbn -0.0005
Tabla 2. Muestra las temperaturas y coeficientes de temperatura
de conductores
comunes.
Material
Temperatura de inicio de la resistencia residual (C)
Tungsteno -202
Cobre -234.5
Aluminio -236
Plata -243
Constantn -125000
-
19
En donde 1 es el coeficiente de temperatura de la resistencia a
la temperatura 1.
Frecuentemente 1 es a 20 C. La tabla 2 tiene los coeficientes de
temperatura a
20C para las resistencias de algunos materiales conductores
comunes. Ntese que
la unidad de es por grado Celsius, cuyo smbolo es C-1.
2.4.4. RESISTORES
En la prctica un resistor es el componente de un circuito que se
usa debido a su
resistencia. Matemticamente, un resistor es el componente de un
circuito para el
cual existe una relacin entre su voltaje y corrientes
instantneos, simboliza como
V=IR, que es relacin voltaje corriente para un resistor que
cumple con la ley de
ohm, o sea un resistor lineal. Cualquier otro tipo de relacin
voltaje corriente ( =
42 + 6 ) se refier a un resistor no lineal. El trmino
resistor
generalmente designa a un resistor lineal .los resistores no
lineales se especifican
como tales. En la figura 9(a) se muestra el smbolo para un
resistor lineal en un
circuito, y en la figura 9(b) el smbolo de un resistor no
lineal.
Figura 9.- tipo de resistores resistor (a), potencimetro
resistor variable (b).
2.4.5. POTENCIA CONSUMIDA EN UN RESISTOR
La sustitucin de V=IR en P=IV expresa la potencia consumida por
un resistor lineal
en trminos de resistencia:
=2
= 2
Aunque solo la energa elctrica es realmente consumida o
disipada, estos trminos
son de uso frecuente para la potencia. Cada resistor tiene una
potencia nominal que
es la mxima que el resistor puede consumir sin sobrecalentarse
antes de alcanzar
una temperatura que lo destruya.
Valores nominales y tolerancias
La tolerancia de una resistencia / resistor es un dato que nos
dice que tanto (en
porcentaje) puede variar el valor de la resistencia (hacia
arriba o hacia abajo) de su
valor indicado. El valor indicado se puede ver normalmente en el
cuerpo del
elemento. Valores tpicos de tolerancia son 5%, 10% y 20%, pero
tambin hay de
0.1%, 0.25%, 0.5%, 1%, 2%, 3% y 4%.La representacin de la
tolerancia en un resistor
se puede ver en el cdigo de colores de las resistencias.
-
20
2.4.6. CODIGO DE COLORES
Las resistencias son elementos pasivos muy comunes en los
circuitos, ya que son
indispensables en cualquier diseo elctrico o electrnico.
Posteriormente
conoceremos algunas de sus aplicaciones. Para identificar su
valor se usa el llamado
cdigo de colores.
Figura 10.- Muestra las bandas y colores de un resistor.
Figura 11.- Muestra el valor de cada color en el resistor, y
resistores con bandas
adicionales.
-
21
2.4.7. CIRCUITO ABIERTO O CORTOCIRCUITO
Un circuito abierto tiene una resistencia infinita, lo cual
significa que no existe
corriente fluyendo a travs de el para cualquier valor finito de
voltaje. En el
diagrama de un circuito esto se indica por medio de dos
terminales que no estn
conectados a elemento alguno; no hay trayectoria para que la
corriente pueda fluir
a travs de l. Un circuito abierto algunas veces se denomina
sencillamente como
abierto.
Un cortocircuito es precisamente lo opuesto a un circuito
abierto; no existe voltaje,
para cualquier valor finito de corriente que fluya por l. En el
diagrama de un
circuito esto se indica por medio de un alambre conductor ideal,
es decir un
alambre sin resistencia. Un corto circuito frecuentemente se
denomina corto.
No todos los circuitos en corto es abierto son deseables. Muy a
menudo un tipo u
otro es el defecto de un circuito que ocurre como resultado de
la falla de un
componente, debido a un accidente o aun mal uso del
circuito.
Figura 12.- Circuitos elctricos abiertos y cerrados.
RESISTENCIA INTERNA
En realidad cada fuente de voltaje o corriente tiene una
resistencia interna que
afecta de manera adversa la operacin de la fuente .con excepcin
del circuito
abierto, toda fuente de voltaje tiene una prdida de voltaje a
travs de su resistencia
interna . Y tambin, con excepcin del cortocircuito, toda fuente
de corriente tiene
una prdida de corriente a travs de su resistencia interna.
Prcticamente, en una fuente de voltaje la resistencia interna
tienen casi el mismo
efecto que el de un resistor conectado en serie con una fuente
ideal del voltaje,
como se muestra en la figura 13a (a travs de los componentes en
serie fluye la
misma corriente) .
-
22
a b
Tambin la resistencia interna de una fuente corriente tiene casi
el mismo efecto
que el resistor conectado en paralelo con una fuente ideal de
corriente, como se
muestra en la figura 13b. (Los componentes en paralelo tienen el
miso voltaje a
travs de ellos).
Figura 13.- Fuente de voltaje real (a) y fuente de corriente
real (b).
2.4.8. OHMETRO U OHMIMETRO
Un hmetro u ohmmetro es un instrumento para medir la resistencia
elctrica.
El diseo de un ohmmetro se compone de una pequea batera para
aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego,
mediante un galvanmetro, medir la corriente que circula a travs de
la resistencia.
La escala del galvanmetro est calibrada directamente en ohmios,
ya que en aplicacin de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la
batera fija, la intensidad circulante a travs del galvanmetro slo
va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a
menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.
Existen tambin otros tipos de hmetros ms exactos y sofisticados,
en los que la batera ha sido sustituida por un circuito que genera
una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a
travs de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro
circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De
acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendr dado por:
=
Para medidas de alta precisin la disposicin indicada
anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del
medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la
de la resistencia bajo prueba. Para evitar este inconveniente, un
hmetro de precisin tiene cuatro terminales, denominados contactos
Kelvn. Dos terminales llevan la corriente constante desde el
medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la
medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con
lo que la cada de tensin en los conductores que aplican dicha
corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la
exactitud de la medida.
-
23
III. MTODOS Y MATERIALES
3.1. MTODO
El mtodo de investigacin aplicado al trabajo es el mtodo
experimental.
3.2. DESCRIPCIN DEL EQUIPO
Se utiliz un multmetro digital de marca PRASEK con funciones de
voltmetro,
ampermetro, ohmmetro, medidor de diodos, continuidad y seal
digital. Con tres
casquillos de entrada (un punto comn (tierra-cable de color
negro), un casquillo para
la medicin de corriente directa y otra de corriente alterna), un
botn de iluminacin y
otro de hold (que cumple la funcin de capturar el valor de una
medicin), con una
batera interna de 9v.
3.3. MATERIALES Y EQUIPOS
MATERIALES
Voltmetro digital
Resistencias
Bateras
Alambres conductores de corriente
Llave conmutadora de corriente
3.4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
3.4.1. ACTIVIDAD N 01
En esta actividad identificaremos las partes fundamentales de un
multmetro digital:
Pantalla de lectura, aqu se leen las medidas.
o Se compone de un diodo emisor de luz (LED) o pantalla de
cristal
lquido.
o En la pantalla aparece un indicador para escala correcta.
Llave de encendido (on-off).
o Posee un circuito electrnico que es activado mediante una
batera.
Llave selectora: sirve para elegir el modo de medida.
o Tensin elctrica, la unidad de medida es el voltio (v).
o Resistencia, la unidad de medida es el ohm ().
o Corriente elctrica, la unidad de medida es el amperio, esta
cantidad es
muy grande, es por ello que siempre la escala que se utiliza
esta en mili
amperios (mA), la milsima parte de un amperio.
Posee dos terminales, rojo y negro.
o El rojo es la polaridad positiva, el negro es la negativa.
o La pantalla indica la polaridad de la medida, el signo (-)
delante del valor
medido indica que la polaridad est invertido.
*En el anexo 1 se muestra el proceso realizado.
-
24
3.4.2. ACTIVIDAD N 02
En esta actividad se realiz la medicin de resistencias
elctricas, utilizando
correctamente el ohmmetro como escala.
Encender el multmetro ubicamos la llave selectora en el smbolo .
Con esta
eleccin el multmetro se convierte en un ohmmetro.
o Coger una resistencia y conectamos los terminales del
multmetro a los
extremos de esta. Como se muestra en el anexo 2.
Repetir el paso anterior varias veces con diferentes
resistencias.
El valor que se lee en la pantalla de multmetro es el valor de
la resistencia en
unidades de ohm ().
SEGUNDA PARTE:
Inspecciona el paso de un circuito.
El ohmmetro tambin puede utilizarse para inspeccionar si hay o
no paso de
corriente en una parte del circuito.
Se dispone a armar un circuito sencillo. Luego cogemos el
multmetro en el
modo de medir resistencia, y conecta los terminales de un lado y
otro del
conmutador. Como se muestra en el anexo 3.
Se realiza un circuito en modo abierto y el otro en modo
cerrado.
Observamos que configuracin se muestra para los circuitos en
ambos modos,
comprobando as que los valores son infinito en un caso y cero en
el otro.
*En el anexo 2 y3 se muestra el proceso realizado.
3.4.3. ACTIVIDAD N 03
En esta actividad se realiz la medicin de corriente elctrica,
utilizando
correctamente el ampermetro como escala.
Encender el multmetro ubicamos la llave selectora en el smbolo
mA. Con esta
eleccin el multmetro se convierte en un ampermetro.
Conectamos el multmetro en la lnea del circuito, como se muestra
en el anexo
4.
Si se observa un valor demasiado pequeo o grande se hace un
respectivo
ajuste, cambiando la llave selectora a otro rango.
Cogemos diversas resistencias, modificamos el circuito, y mide
la corriente que
circula en cada caso.
Se procede a disear una tabla de valores, con dos columnas
respectivas de
resistencia y corriente.
Dibujamos la tabla de resistencia contra corriente (R vs I) como
se muestra en
el anexo 5, e interpretamos la relacin matemtica entre
ambas.
*En el anexo 4,5 y 6 se muestran el proceso realizado.
-
25
3.4.4. ACTIVIDAD N 04
En esta actividad se realiz la medicin de la tensin elctrica,
utilizando
correctamente el voltmetro como escala.
Encender el multmetro ubicamos la llave selectora en el smbolo V
o DCV. Con
esta eleccin el multmetro se convierte en un voltmetro.
Conectamos el multmetro en los extremos de la batera y
verificamos la carga y
polaridad, como se muestra en el anexo 7.
Armamos un circuito elctrico sencillo como se muestra en el
anexo 8 y
medimos la tensin elctrica en los extremos de cada
resistencia.
Si se observa un valor demasiado pequeo o grande se hace un
respectivo
ajuste, cambiando la llave selectora a otro rango.
Comparamos la suma de medidas en los extremos de cada
resistencia con el
medido de las bateras.
Diseamos una tabla de valores donde, en dos columnas, ponemos el
valor de
cada resistencia y tensin elctrica respectivamente.
Dibujamos la tabla de resistencia contra voltaje (R vs V) como
se muestra en el
anexo 8, e interpretamos la relacin matemtica entre ambas.
*En el anexo 7,8 y 9 se muestran el proceso realizado.
IV. RESULTADOS
Qu se usa para medir la corriente?
El ampermetro
Qu se usa para medir la tensin elctrica?
El voltmetro
Qu se usa para medir la resistencia?
El ohmmetro
Qu precauciones se deben tomar para medir corriente en un
circuito con un
multmetro digital?
-Se debe tener en cuenta la polaridad.
-Segundo: tener en cuenta el tipo de corriente a medir (si es
continua o alterna).
Tener en cuenta el rango de medicin, para no averiar el
multmetro.
Describir como se mide la corriente en un circuito.
La medicin de corriente siempre se realiza en modo serie,
abriendo una rama e
interconectar las puntas del multmetro.
Describir como se mide la tensin elctrica en un circuito.
La medicin de voltaje se realiza en modo paralelo, teniendo en
cuenta los
terminales del multmetro.
Describir como se mide las resistencias en un circuito.
Simplemente se conecta los terminales del multmetro a cada
extremo de la
resistencia, sin importar el orden de los cables.
*La tabla de los resultados de los valores se encuentra en el
Anexo N 05
-
26
V. DISCUSIN DE RESULTADOS
El uso de los instrumentos pueden ser fundamentales a la hora de
realizar la
experimentacin, pero si no sabemos darle el uso adecuado, la
medicin ser
errnea, ya que podran estar mal calibrados.
Las muestras obtenidas en un mismo tiempo no siempre son iguales
debido a que
a mayora de instrumentos de medicin tienen un porcentaje de
error.
Las curvas del grafico de corriente vs resistencia, muestran
como resultado el
voltaje.
En el grfico de voltaje vs resistencia muestran cono resultado a
la corriente, que
es directamente proporcional a la resistencia.
VI. CONCLUSIONES
Los integrantes del grupo aprendieron el funcionamiento del
multmetro.
Cada integrante supo relacionar cada sistema de medicin con los
circuitos, y emplearlos correctamente en el rango adecuado.
Se determin que la resistencia se mide en la funcin de ohmmetro,
que tiene por smbolo ().
Se determin que la tensin elctrica o voltaje se mide en la
funcin de voltmetro, que tiene por smbolo (V).
Se determin que la corriente elctrica se mide en la funcin de
ampermetro, que tiene por smbolo (A) o (mA).
VII. RECOMENDACIONES
Tener en cuenta, el tipo de medicin que se realiza con el
multmetro para no
averiarlo.
Mantener en cuenta el orden de los cables del multmetro al
momento de medir
corriente elctrica.
No manipular el multmetro o cualquier equipo de medicin si no se
sabe algn
conocimiento previo.
No introducir los cables del multmetro en los tomacorrientes de
casa, porque
pueden causar daos mayores. No dejar encendido el multmetro
cuando no se
realiza ninguna medicin.
-
27
VIII. REFERENCIA BIBLIOGRFICA
[1] EDMINSTER ELECTRONCIA BASICA VOLUMEN 1. DECIMOSEGUNDA
EDICION
[2] FRAILE MORA JESUS, ELECTROMAGNETISMO Y CIRUITOS
ELECTRICOS;
TERCERA EDICION, 1995, MADRID
[3]OMALLEY JOHN ; 1987; ANALISIS DE CIRCUITOS BASICOS;
PRIMERA
EDICIN; MEXICO
[4] SERWAY, RAYMONSD FISICA II, SEPTIMA EDICION, 2009,
MEXICO
-
28
IX. BIBLIOGRAFA
EDMINSTER ELECTRONCIA BASICA VOLUMEN 1. DECIMOSEGUNDA
EDICION
FRAILE MORA JESUS, ELECTROMAGNETISMO Y CIRUITOS ELECTRICOS;
TERCERA EDICION, 1995, MADRID
OMALLEY JOHN ; 1987; ANALISIS DE CIRCUITOS BASICOS; PRIMERA
EDICIN;
MEXICO
SERWAY, RAYMONSD FISICA II, SEPTIMA EDICION, 2009, MEXICO
SLIDESHARE.NET
MEDICIONES ELECTRICAS WIKIPEDIA
SARAHS WORLD LA ELECTRNICA Y EL MULTMETRO
BLOG DE TETCNOLOGIA ELECTRONICA-POLIMETRO-MULTIMETRO
REVISTA USERS.COM
-
29
ANEXOS
ANEXO N 01
En este anexo se describe las partes de multmetro digital
utilizado.
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30
ANEXO N 02
Prueba del multmetro, conexionando los terminales
respectivos y determinando la alta impedancia.
Se cogen los terminales de la resistencia y medimos el
valor de ella.
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31
ANEXO N 03
El valor de la resistencia es de 2 ohmios.
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32
ANEXO N 04
El conexionado del ampermetro es en serie. Se muestra
el recorrido de la corriente elctrica en un solo sentido.
El valor del ampermetro el circuito armado es de 3mA.
-
33
ANEXO N 05
ANEXO N 06
Voltaje (V) Resistencia (valor terico)
Resistencia (valor
practico)
Corriente (I)
9 v 100 ohmios 99.8 ohmios 0.09 A
9 v 330 ohmios 229.3 ohms 0.027 A
9 v 470 ohmios 471.0 ohms 0.019 A
9 v 560 ohmios 559.0 ohms 0.016 A
9 v 1000 ohmios 999.8 ohms 0.009 A
Tabla que muestra los valores de las resistencias y la
tensin usadas en el laboratorio.
Grafico que muestra la relacin de voltaje, y corriente.
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34
ANEXO N 07
La medicin de la carga de la batera se realiza con el
voltmetro.
La medicin de la tensin de cualquier elemento se
realiza en paralelo y en la escala de voltmetro.
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35
ANEXO N 08
La medicin de la tensin de las resistencias asociadas
al circuito armado, lo realizamos con el voltmetro.
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36
ANEXO N 09
0
200
400
600
800
1000
1200
9 9 9 9 9
RES
ISTE
NC
IA
VOLTAJE
V vs R
Grafico que muestra la relacin de voltaje vs resistencia,
que nos da como resultado una curva caracterstica de la
corriente elctrica, con respecto a los valores nominados.
Circuito que muestra la medicin de la tensin elctrica en
la resistencia de 100 ohmios.
-
37
Circuito que muestra la medicin de la tensin elctrica en
la resistencia de 330 ohmios.
Circuito que muestra la medicin de la tensin elctrica en
la resistencia de 460 ohmios.
Sumando el valor de las tres mediciones, deben coincidir
con el valor real de la fuente de tensin.