LABORATORIO DE FISICA II

1.1. OBJETIVOS

- Conocer el manejo de los equipos e instrumentos de medida.

- Aprender a utilizar los materiales o accesorios que son empleados en los

experimentos sobre electricidad y magnetismo.

- Reconocer errores que se cometen al efectuar mediciones de corrientes,

voltajes y resistencias.

2. EQUIPOS Y MATERIALES

- Una fuente de poder

- Un amperímetro analógico

- Un voltímetro analógico

- Un multímetro analógico Metra máx. 2

- Un multímetro digital Prasek Premium PR – 85

- Un tablero para conexiones

- Cinco puentes de conexión

- Cables rojo y negro

- Cinco resistencias de carbón (47 Ω, 100 Ω, 4.7 kΩ, 10 kΩ)

- Un interruptor

3. MARCO TEÓRICO

DEFINICIÓN Y CARACTERÍSTICAS

Es el fenómeno físico que consiste en el movimiento de los portadores de carga, (es decir,

los electrones, iones positivos y iones negativos), en medio diversos y el vacío, por causas

mecánicas o por la presencia de un campo eléctrico.

1

LABORATORIO DE FISICA II

En la figura mostrada, la corriente como resultado del movimiento de los portadores de

carga eléctrica.

a) Cada carrito tiene carga positiva en movimiento.

b) Se han conectado con un alambre una esfera con carga positiva y otra inicialmente

neutra, los portadores de carga son electrones que se mueven de la esfera de

menor potencial a la esfera de mayor potencial a través del alambre.

c) Los portadores de carga en movimiento son iones negativos e iones positivos

presentes en el electrolito.

FUENTE O GENERADOR

Para mantener una corriente continua en un circuito cerrado, es necesario un

dispositivo que mantenga una diferencia de potencial constante y que transporte la

carga desde el potencial más bajo (negativo) hacia el potencial más alto (positivo)

entregándole energía potencial eléctrica.

2

LABORATORIO DE FISICA II

Este dispositivo es la fuente, pila, batería, generador. El cargador del móvil es un

transformador con rectificador (pasa voltaje alto de c. a., a uno bajo de c. c.)

FUENTE DE BAJO VOLTAJE

Es un dispositivo que recibe tensión alterna de 220 voltios y puede suministrar tensión

alterna o tensión continua a bajo voltaje a los circuitos eléctricos en uso. Los bornes de

salida negro (neutro) y rojo (positivo) son los terminales de salida de corriente

continua, regulable según display hasta aproximadamente 12 voltios.

Los bornes de color negro y las otro 4 salidas constantes de voltaje y corriente (3V –

3A), (6V – 3A), (9V – 3A), (12V – 3A), se encuentran en el extremo derecho.

Si la fuente no está conectada a un circuito, la perilla reguladora debe ser calibrada a

cero (0 voltios).Para cualquier circuito a conectar se fija el nivel de tensión de salida

mediante la perilla y su valor se registra en el display de la fuente.

AMPERIMETRO

Es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando

por un circuito eléctrico.

Conexión de un amperímetro en un circuito.

Los amperímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha

sido graduada en amperios.

El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los

amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de

tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del

3

LABORATORIO DE FISICA II

conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en

un display numérico el valor de la corriente circulante.

Es por ello que se conecta en serie con el elemento cuya corriente interesa. El

amperímetro tiene una resistencia interna muy pequeña Ra, en el caso ideal su

resistencia es cero Ra = 0Ω. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas de

amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

VOLTIMETRO

El voltímetro es un aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos. Para

efectuar esta medida se coloca en paralelo entre los puntos cuya diferencia de

potencial se desea medir. La diferencia de potencial se ve afectada por la presencia del

voltímetro.

4

LABORATORIO DE FISICA II

Para que este no influya en la medida, debe de desviar la mínima intensidad posible,

por lo que la resistencia interna del aparato debe de ser grande.

Como RV es conocida, la medida de la intensidad I, permite obtener la diferencia de

potencial. La resistencia serie debe de ser grande, para que la intensidad que circule

por el voltímetro sea despreciable. Se puede cambiar de escala sin más que cambiar la

resistencia serie.

MULTIMETRO ANALÓGICO

Un comprobador de resistencia, que emite un

sonido cuando el circuito bajo prueba no está

interrumpido o la resistencia no supera un cierto

nivel. (También puede mostrar en la pantalla

00.0, dependiendo el tipo y modelo).

Presentación de resultados mediante dígitos en

una pantalla, en lugar de lectura en una escala.

Amplificador para aumentar la sensibilidad, para

la medida de tensiones o corrientes muy pequeñas o resistencias de muy alto valor.

Medida de inductancias y capacitancias. Esto quiere decir que puede registrar voltajes

continuos y alternos hasta 300 voltios y también, puede registrar corriente alterna y

continua de hasta 3 amperios.

CONDENSADOR

En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo que

almacena energía eléctrica. Está formado por un par de superficies conductoras en

situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que

parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o

láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un

condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el

vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una

determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo

nula la carga total almacenada)

5

LABORATORIO DE FISICA II

RESISTENCIA ELÉCTRICA

La resistencia eléctrica, es la dificultad que tiene la corriente eléctrica. (Intensidad,

amperaje, A) para circular por un componente resistivo, se mide en ohmios y su letra

representativa es la omega Ω. Es toda oposición que encuentra la corriente a su paso

por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de

las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un

circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación

de la corriente eléctrica.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Medición de Resistencias: Utilizando el código de colores, determinar en forma teórica el valor de cada resistencia proporcionada.

6

LABORATORIO DE FISICA II

1) Determine el valor de cada resistencia y anote su valor en la tabla N°1

2)

Prepare el circuito mostrado en la gráfica

3) Regule la salida del voltaje de la fuente a 6 voltios DC, registre luego los voltajes en cada resistencia y también registre el voltaje entre los terminales de salida de la fuente (bornes a-b) con el multímetro. Registre los datos en la tabla N ° 2

4) Repita el paso anterior para un voltaje de la fuente de 10 voltios.

7

LABORATORIO DE FISICA II

5) Prepare el circuito como se muestra en la grafica N°2

6) Conectar el conductor de salida de corriente del amperímetro en 0,3 A y luego cierre el

interruptor S y registre su lectura correspondiente en la tabla N°3.

7) Reemplace las resistencias de 100 ohmios por las de 47 ohmios y el reóstato, y repita el paso anterior.

8) Repita los pasos del 2 al 7 pero ahora usando el multímetro digital.

9) Ordene los equipos y materiales en la mesa de trabajo.

8

LABORATORIO DE FISICA II

5. CALCULOS Y RESULTADOS

Análisis de datos y/o modelos que expliquen las observaciones

Primer Experimento: Uso del Voltímetro.

Para Resistencias de (100 Ω; 100 Ω)

|-----R1 =2.13---------||------- R2 = 4.53-------|

c b a

|------------------- R3 = 6.66---------------------|

Se registraron las siguientes lecturas:

ab = R2 = 4.53bc = R1 = 2.13ac = R1 + R2 = R3 = 6.66

Para Resistencias de (100 Ω; 47 Ω)

|------- R1 = 3.31-------||------- R2 = 7.02-------|

c b a

|-------------------- R3 = 10.33---------------------|

Se registraron las siguientes lecturas:

ab = R2 = 7.02bc = R1 = 3.33ac = R1 + R2 = R3 = 10.33

9

LABORATORIO DE FISICA II

Segundo Experimento: Uso del Amperímetro.

Para Resistencias de (100 Ω; 100 Ω)

c b a

|------------------------51.5------------------------|

La lectura del Amperímetro nos dio 51.5

Para Resistencias de (100 Ω; 47 Ω)

c b a

|------------------------70.0------------------------|

La lectura del Amperímetro nos dio 70.0

6. CUESTIONARIO

1) ¿Qué diferencia existe entre instrumentos de medición analógicos y digitales?

10

LABORATORIO DE FISICA II

INTRUMENTOS DE MEDICION ANALOGICOS

Los instrumentos analógicos son diseñados con una parte fija y otra móvil que tiene un sólo grado de libertad. Se refiere a señales capaces de representar de forma precisa fenómenos del mundo real. Por ello se caracteriza en:

Analógicos se refiere a continuo Lectura no amistosa: escala Posibilidades de control limitadas Una señal analógica se convierte en digital con un “convertidor analógico - digital” Presentación continúa en el tiempoEjemplos: Temporizador analógico, Tester analógico, etc.

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIGITALES

En el instrumento digital o numérico el proceso de la medición proporciona una información discontinua expresada por un número de varias cifras. Es decir refiere una variable física que se cuenta como una suma de estados discretos. Por ello se caracteriza en:

Digital refiere a discreto Lectura amistosa Posibilidades de control ilimitadas Una señal digital se convierte en analógica con un “convertidor digital - analógico” Lectura discontinua en el tiempoEjemplos: Pinza amperometrica digital, Tester digital, Multimetro digital, etc.

2) ¿Cuántas escalas tienen los instrumentos (amperímetro, voltímetro, multimetro)?

Amperímetro:

Corriente directa Corriente alterna200u Amperios 200m Amperios2m Amperios 20m/10A Amperios20m/10A 2m200m Amperios 200u Amperios

Voltímetro:

(Para C.A de Alta exactitud.)

11

LABORATORIO DE FISICA II

Admite escalas de medición entre 20,200 y 600 V. Permite intercambiar el punto decimal para ajustarlo según la escala. Incorpora mirilla y bornes de conexión para facilitar el montaje.

Escala de trabajo: +-19.99 V.;+-199.9 V.; +-600 C.A

Multimetro:

Escala que tiene como máximo valor el número “250”, se transformará en un valor máximo de 2,5 Volt, luego, en la misma escala:

El número 200 equivale a: 2 Volt

150 equivale a: 1,5 Volt

100 equivale a: 1 Volt

50 equivale a: 0,5 Volt

3) ¿Cuál es el error de lectura mínima en cada uno de ellos y por cada escala?

Escala Lectura mínimaError de lectura mínima

Δx = L.M./2

0-2 A = 2/15 =0.133 0.066 A

2-4 A = 2/15 =0.133 0.066 A

4-6 A = 2/15 =0.133 0.066 A

6-8 A = 2/15 =0.133 0.066 A

8-10 A = 2/15 =0.133 0.066 A

4) ¿Por qué se debe calibrar el multimetro antes de realizar una medición?

Porque todo equipo está expuesto a golpes o tiempo de uso por el cual pierde su

precisión a la hora de medir y es por esa razón que se necesita calibrar con un equipo

patrón como referencia para determinar su corrección e incertidumbre documentado

en un certificado de calibración.

12

LABORATORIO DE FISICA II

5) ¿Cómo funciona la medición de voltajes de AC o DC cuya magnitud

desconoce?

Primero selecciono la escala más alta ya sea un multimetro digital o analógico,

segundo voy reduciendo la escala hasta encontrar la más adecuada.

6) ¿Qué le indica los valores máximos de “escala” en el selector del multimetro?

Nos indica el rango más alto que puede llegar a leer el multimetro.

7) ¿Cuál es la diferencia entre escala y rango de un instrumento de medición?

La División de Escala o llamada resolución es la mínima división que un instrumento

puede percibir para cambiar en una unidad de lectura.

Rango es el valor mínimo y máximo que puede llegar a detectar dicho instrumento

8) ¿Cómo cree Ud. que le va a servir el desarrollo de esta experiencia en su vida

profesional?

En la obtención de conocimientos básicos para el uso y manipulación de instrumentos

de medición de la corriente eléctrica que no es de utilidad para comprender como

funcionan los sistemas electrónicos que se presentan en el ambiente tecnológico que

nos desenvolvemos.

7. CONCLUSIONES

El cambio de los polos es de la misma magnitud solo con signo cambiado.

La suma de los voltajes en cada resistencia, nos da el voltaje total.

Cuando en el circuito se agrupan las resistencias y la fuente de potencial en serie la

suma de los valores de cada resistencia nos da la resistencia total del circuito.

En esta misma serie se da que la corriente que pasa, es la misma para cada

resistencia.

8. RECOMENDACIONES

13

LABORATORIO DE FISICA II

Los puentes y las resistencias deben extraídas de la parte inferior para evitar daños

materiales.

Mientras se conecta el amperímetro se debe cortar la corriente y se debe descargar

las resistencias previamente para que no derive corriente al cuerpo mientras se

colocan en el tablero.

Al jalar los cables, desconectar jalando de la parte inferior para evitar romper el

cable.

Calibrar el multímetro antes de usarlo en la medida exacta.

9. REFERENCIAS

http://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrov

http://www.ciget.pinar.cu/No.2003-2/fuente.htm

V. E. Dulievich. Diseño de Fuentes. Moscú. 1978

http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080303154517AAG9vWa

http://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro

Libro de Física – cepreuni

Libro de Física – Zemasky. Vol. II

http://www.lucasnuelle.de/965/Productos/Instrumentos_de_medici%C3%B3n.htm

http://html.rincondelvago.com/multimetros_voltimetro-amperimetro-

galvanometro.html

14