Reporte Prácticas 1 y 2 ITUGS ingeniería eléctrica 1

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Universidad De San Carlos De Guatemala. Facultad de Ingeniería. Escuela De Mecánica Eléctrica. INSTITUTO TECNOLOGICO UNIVERSITARIO GUATEMALA SUR Ingeniería Eléctrica 1. Laboratorio Catedrático: Ing. Miguel Ángel Zapeta Rodríguez.

Segundo Semestre 2015. Guatemala 27 de Agosto de 2015.

Índice

INTRODUCCION ........................................................................................................ 2

OBJETIVOS ................................................................................................................ 2

MARCO TEÓRICO ..................................................................................................... 2

CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES .................................................. 2

DEFINICION: ......................................................................................................... 2

Aislantes: ............................................................................................................... 3

Semiconductores: .................................................................................................. 3

TIPOS DE SEMICONDUCTORES ........................................................................ 4

CLASES DE AISLANTES ...................................................................................... 5

MEDICION ELECTRICA ..................................................................................................... 7

MEDIDORES USADOS EN LABORATORIO ...................................................................... 8

El Amperímetro: .................................................................................................... 8

El Voltímetro: ......................................................................................................... 9

El Ohmímetro: ....................................................................................................... 9

Galvanómetros: ................................................................................................... 10

Electrodinamómetros: ......................................................................................... 11

El Multímetro: ...................................................................................................... 12

MARCO PRÁCTICO ................................................................................................. 14

Descripción de la práctica .............................................................................................. 14

Materiales a utilizar: ............................................................................................ 14

Procedimiento: ................................................................................................................ 15

Resultados ....................................................................................................................... 15

Circuito en serie .................................................................................................. 15

CONCLUSIONES ..................................................................................................... 17

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 17

Ingeniería Electrica 1 – Laboratorio día Jueves

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INTRODUCCION El siguiente trabajo de investigación que se presenta es sobre Conductores, Semiconductores y Aislantes, en el cual se maneja lo que es Teoría de Bandas de cada uno de los tres materiales, una lista de conductores del de mayor calidad al de menor, los tres tipos de semiconductores existentes que son muy útiles en nuestros tiempos y las diferentes clases de aislantes que como se verá más adelante una de ellos nos ahorra grandes cantidades de dinero y muchos recursos. También se representaran en este trabajo los instrumentos que utilizamos en los Laboratorios para medir las diferentes tensiones, resistencias, y otras variaciones de electricidad que tengan circuitos y equipos de nuestro uso diario o de experimentación. Dichos instrumentos nos ayudan a mantener a circuitos y equipos en un óptimo funcionamiento basándonos en ecuaciones y comparaciones en lo que respecta al flujo de electricidad.

OBJETIVOS

General Determinar el uso del Voltímetro y del Amperímetro

Específicos

1. Establecer y formular criterios claros y sencillos que ayuden a la comprensión y manejo de los diversos medidores de electricidad o corriente.

2. Simplificar la explicación del funcionamiento de los diferentes materiales a

utilizar como medidas didácticas.

3. Aplicar los conceptos de: Código de colores en resistores y las leyes de Kirchhoff.

4. Determinar si el resultado dado por el multímetro es igual al del código de colores, en las resistencias utilizadas en el circuito.

MARCO TEÓRICO

CONDUCTORES, SEMICONDUCTORES Y AISLANTES

DEFINICION: Al separar dos átomos (de carga n) considerablemente no interactúan entre sí y sus niveles de energía se pueden considerar casi nulos, o sea, como aislados pero al


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juntar estos dos átomos, sus órbitas exteriores empezaran a traslaparse y al llegar a una interacción bastante intensa forman dos niveles diferentes (n). Al realizar esto con un gran número de átomos ocurre algo similar. Conforme los átomos se acercan unos a otros, los diversos niveles de energía atómicos empiezan a dividirse. A esta división es a lo que podemos llamar una Banda, y el ancho de esta banda de energía que surge de un nivel de energía atómica particular es independiente del número de átomos en un sólido. El ancho de una banda de energía depende sólo de las interacciones de vecinos cercanos, en tanto que el número de niveles dentro de la banda depende del número total de partículas interactuando. En otras palabras sería lo mismo decir que los electrones pueden ocupar un número discreto de niveles de energía, pueden tener solamente aquellas energías que caen dentro de las bandas permitidas. La banda donde se mueven normalmente los electrones de valencia se conoce como banda de valencia, y los electrones que se mueven libremente y conducen la corriente se mueven en la banda de conducción. Conductores: Para los conductores la banda de conducción y la de valencia se traslapan, en este caso, el traslape favorece ya que así los electrones se mueven por toda la banda de conducción.

Aislantes: En este caso las bandas de valencia y conducción se encuentran muy bien separadas lo cual casi impide que los electrones se muevan con mayor libertad y facilidad.

Semiconductores: En el caso de los semiconductores estas dos bandas se encuentran separadas por una brecha muy estrecha y esta pequeña separación hace que sea relativamente fácil moverse, no con una gran libertad pero no les hace imposible el movimiento.

No. Propiedad Nombre

Resistividad, 10-8 m

1 No metal Hidrogeno ----------

2 Metal Plata 1.59

3 Metal Cobre 1.6730

4 Metal Oro 2.35

5 Metal Aluminio 2.6548

6 Metal Berilio 4.0

7 Metal Sodio 4.2


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8 Metal Magnesio 4.45

9 Metal Rodio 4.51

10 Metal Molibdeno 5.2

11 Metal Iridio 5.3

12 Metal Volframio 5.65

13 Metal Lantano 5.70

14 Metal Cinc 5.916

15 Metal Potasio 6.15

TIPOS DE SEMICONDUCTORES Primero que nada tenemos que definir claramente lo que es un semiconductor el cual no es más que un material ya sea sólido o liquido con una resistividad intermedia entre la de un conductor y la de un aislador. Gracias a los semiconductores la tecnología del estado sólido a sido reemplazada por completo a los tubos al vació, estos materiales están formados por electrones externos de un átomo, y los cuales son conocidos como electrones de valencia. Existen dos tipos de semiconductores los de tipo N y los de tipo P y la unión de estos dos formando así un tercero llamado unión PN.

SEMICONDUCTOR TIPO N: Este tipo de semiconductor trata de emparejar los materiales con respecto a sus cargas y lo realiza con enlace de impurezas a ambos materiales. Por lo tanto, la impureza puede donar cargas con carga negativa al cristal, lo cual nos explica el nombre de tipo N (por negativo). El material semiconductor de tipo N comercial se fabrica añadiendo a un cristal de silicio pequeñas cantidades controladas de una impureza seleccionada. A estas impurezas también se les llama contaminantes, claro así se le llaman a las impurezas que se agregan intencionalmente. Los contaminantes de tipo N más comunes son el fósforo, arsénico y antimonio. A estos semiconductores se les conoce también como donadores, y como este nombre lo indica estos semiconductores pasas cargas al material que le hace falta para así poder emparejar este material, y es por eso que se les conoce mayormente como donadores.

SEMICONDUCTOR TIPO P: El semiconductor tipo P se produce también comercialmente por el proceso de contaminación, en este caso el contaminante tiene una carga menos que el


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semiconductor tipo N, entre los más comunes podemos encontrar el aluminio, boro, galio y el indio. Conocidos como aceptores el cual contiene espacios y necesita que sean llenados para emparejar el material.

SEMICONDUCTOR UNION PN: Al combinar los materiales de tipo P y N se obtienen datos y cosas muy curiosas pero lo más importante y relevante es la formación del tipo unión PN. Una unión se compone de tres regiones semiconductoras, la región tipo P, una región de agotamiento y la región tipo N. La región de agotamiento se forma al unir estos dos materiales y aquí es donde los átomos que le sobran al tipo N pasan a llenar los espacios que deja el tipo P así complementándose uno con otro. Lo más importante de la unión es su capacidad para pasar corriente en una sola dirección.

CLASES DE AISLANTES Antes que nada tenemos que definir claramente lo que es un aislante y no son más que cualquier material que conduce mal el calor o la electricidad y que se emplea para suprimir su flujo, o sea, que las cargas se mueven con mucha dificultad. Son aquellos materiales en los cuales los electrones no se desprenden fácilmente, aun aplicando una diferencia de potencial, es decir, una presión eléctrica elevada. Las dos clases de aislantes más importantes que existen son: Aislantes Eléctricos. Aislantes Térmicos.

AISLANTES ELÉCTRICOS Como su nombre lo dice es perfecto para las aplicaciones eléctricas y sería aún más perfecto si fuera absolutamente no conductor, pero claro ese tipo de material no existe. Los materiales empleados como aislantes siempre conducen algo la electricidad, pero presentan una resistencia al paso de corriente eléctrica hasta 2,5 × 1024 veces mayor que la de los buenos conductores eléctricos como la plata o el cobre. Un buen aislante apenas posee electrones permitiendo así el flujo continuo y rápido de las cargas. En los circuitos eléctricos normales suelen usarse plásticos como revestimiento aislante para los cables. Los cables muy finos, como los empleados en las bobinas (por ejemplo, en un transformador), pueden aislarse con una capa delgada de barniz. El aislamiento interno de los equipos eléctricos puede efectuarse con mica o mediante fibras de vidrio con un aglutinador plástico. En los equipos electrónicos y transformadores se emplea en ocasiones un papel especial para aplicaciones eléctricas. Las líneas de alta tensión se aíslan con vidrio, porcelana u otro material


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cerámico. La elección del material aislante suele venir determinada por la aplicación. El polietileno y poliestireno se emplean en instalaciones de alta frecuencia, y el mylar se emplea en condensadores eléctricos. También hay que seleccionar los aislantes según la temperatura máxima que deban resistir. El teflón se emplea para temperaturas altas, entre 175 y 230 ºC. Las condiciones mecánicas o químicas adversas pueden exigir otros materiales. El nylon tiene una excelente resistencia a la abrasión, y el neopreno, la goma de silicona, los poliésteres de poxy y los poliuretanos pueden proteger contra los productos químicos y la humedad.

AISLANTES TÉRMICOS Los materiales de aislamiento térmico se emplean para reducir el flujo de calor entre zonas calientes y frías. Por ejemplo, el revestimiento que se coloca frecuentemente alrededor de las tuberías de vapor o de agua caliente reduce las pérdidas de calor, y el aislamiento de las paredes de una nevera o refrigerador reduce el flujo de calor hacia el aparato y permite que se mantenga frío. El aislamiento térmico puede cumplir una o más de estas tres funciones: reducir la conducción térmica en el material, que corresponde a la transferencia de calor mediante electrones; reducir las corrientes de convección térmica que pueden establecerse en espacios llenos de aire o de líquido, y reducir la transferencia de calor por radiación, que corresponde al transporte de energía térmica por ondas electromagnéticas. La conducción y la convección no tienen lugar en el vacío, donde el único método de transferir calor es la radiación. Si se emplean superficies de alta reflectividad, también se puede reducir la radiación. Por ejemplo, puede emplearse papel de aluminio en las paredes de los edificios. Igualmente, el uso de metal reflectante en los tejados reduce el calentamiento por el sol. Los termos o frascos Dewar impiden el paso de calor al tener dos paredes separadas por un vacío y recubiertas por una capa reflectante de plata o aluminio. El aire presenta unas 15.000 veces más resistencia al flujo de calor que un buen conductor térmico como la plata, y unas 30 veces más que el vidrio. Por eso, los materiales aislantes típicos suelen fabricarse con materiales no metálicos y están llenos de pequeños espacios de aire. Algunos de estos materiales son el carbonato de magnesio, el corcho, el fieltro, la guata, la fibra mineral o de vidrio y la arena de diatomeas. El amianto se empleó mucho como aislante en el pasado, pero se ha comprobado que es peligroso para la salud y ha sido prohibido en los edificios de nueva construcción de muchos países. En los materiales de construcción, los espacios de aire proporcionan un aislamiento adicional; así ocurre en los ladrillos de vidrio huecos, las ventanas con doble vidrio (formadas por dos o tres paneles de vidrio con una pequeña cámara de aire entre los mismos) y las tejas de hormigón (concreto) parcialmente huecas. Las propiedades aislantes empeoran si el espacio de aire es suficientemente grande para permitir la convección térmica, o si penetra humedad en ellas, ya que las partículas de agua


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actúan como conductores. Por ejemplo, la propiedad aislante de la ropa seca es el resultado del aire atrapado entre las fibras; esta capacidad aislante puede reducirse significativamente con la humedad. Los costes de calefacción y aire acondicionado en las viviendas pueden reducirse con un buen aislamiento del edificio. En los climas fríos se recomiendan unos 8 cm de aislamiento en las paredes y entre 15 y 20 cm de aislamiento en el techo. Recientemente se han desarrollado los llamados superaislantes, sobre todo para su empleo en el espacio, donde se necesita protección frente a unas temperaturas externas cercanas al cero absoluto. Los tejidos superaislantes están formados por capas múltiples de mylar aluminizado, cada una de unos 0,005 cm de espesor, separadas por pequeños espaciadores, de forma que haya entre 20 y 40 capas por centímetro.

MEDICION ELECTRICA Es la técnica para determinar el consumo de energía eléctrica en un circuito o servicio eléctrico. La medición de la energía eléctrica es una tarea del proceso de distribución eléctrica y permite calcular el costo de la energía consumida con fines domésticos y comerciales. La medición eléctrica comercial se lleva a cabo mediante el uso de un medidor de consumo eléctrico o contador eléctrico. Los parámetros que se miden en una instalación generalmente son el consumo en kilovatios-hora o kilowatt-hora, la demanda máxima, la demanda base, la demanda intermedia, la demanda pico, el factor de potencia y en casos especiales la aportación de ruido eléctrico o componentes armónicos a la red de la instalación o servicio medido. La tecnología utilizada en el proceso de medición eléctrica debe permitir determinar el costo de la energía que el usuario consume de acuerdo a las políticas de precio de la empresa distribuidora de energía, considerando que la energía eléctrica tiene costos de producción diferentes dependiendo de la región, época del año, horario del consumo , hábitos y necesidades del usuario. Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñados según la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los instrumentos se clasifican por los parámetros de voltaje, tensión e intensidad. De esta forma, podemos enunciar los instrumentos de medición como el Amperímetro o unidad de intensidad de corriente. El Voltímetro como la unidad de tensión, el Ohmímetro como la unidad de resistencia y los Multímetros como unidades de medición múltiples.


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MEDIDORES USADOS EN LABORATORIO

El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético. El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado. La resistencia Shunt amplía la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente.

Uso del Amperímetro

Es necesario conectarlo en serie con el circuito

Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro

Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no se siguen estas reglas, las medidas no serían del todo confiables y se puede dañar el eje que soporta la aguja.

Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.

Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a la escala del instrumento.

Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.

Utilidad del Amperímetro Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo


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Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”

El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos. Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.

Ampliación de la escala del Voltímetro El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es colocándole o cambiándole el valor de la resistencia Rm por otro de mayor Ohmeaje, en este caso.

Uso del Voltímetro

Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.

Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado

Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.

Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.

Utilidad del Voltímetro Conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito. Cuando se encuentran empotrados en el Laboratorio, se utilizan para detectar alzas y bajas de tensión. Junto el Amperímetro, se usa con el Método ya nombrado

El Ohmímetro: Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería


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y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multímetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastante amplia.

Uso del Ohmímetro

La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas.

Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En este caso, se debería de cambiar la misma

Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el instrumento, la batería se puede descargar totalmente.

Utilidad del Ohmímetro Su principal consiste en conocer el valor Óhmico de una resistencia desconocida y de esta forma, medir la continuidad de un conductor y por supuesto detectar averías en circuitos desconocidos dentro los equipos

Galvanómetros: Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este elemento móvil puede contar con un puntero o algún otro dispositivo que permita leer en un dial el grado de inclinación. El galvanómetro de inclinación de D'Arsonval utiliza un pequeño espejo unido a una bobina móvil y que refleja un haz de luz hacia un dial situado a una distancia aproximada de un metro. Este sistema tiene menos inercia y fricción que el puntero, lo que permite mayor precisión. Este instrumento debe su nombre al biólogo y físico francés Jacques D'Arsonval, que también hizo algunos experimentos con el equivalente mecánico del calor y con la corriente oscilante de alta frecuencia y alto amperaje (corriente D'Arsonval) utilizada en el tratamiento de algunas enfermedades, como la artritis. Este tratamiento, llamado diatermia, consiste en calentar una parte del cuerpo haciendo pasar una corriente de alta frecuencia entre dos electrodos colocados sobre la piel. Cuando se añade al galvanómetro una escala graduada y una calibración adecuada, se obtiene un amperímetro, instrumento que lee la corriente eléctrica en amperios. D'Arsonval es el responsable de la invención del


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amperímetro de corriente continua. Sólo puede pasar una cantidad pequeña de corriente por el fino hilo de la bobina de un galvanómetro. Si hay que medir corrientes mayores, se acopla una derivación de baja resistencia a los terminales del medidor. La mayoría de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la corriente total. Al utilizar esta proporcionalidad el galvanómetro se emplea para medir corrientes de varios cientos de amperios. Los galvanómetros tienen denominaciones distintas según la magnitud de la corriente que pueden medir.

Electrodinamómetros: Sin embargo, una variante del galvanómetro, llamado electrodinamómetro, puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinación electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierten en el mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, produciéndose una medición constante de la corriente. Los medidores de este tipo sirven también para medir corrientes continuas. Medidores de aleta de hierro: Otro tipo de medidor electromagnético es el medidor de aleta de hierro o de hierro dulce. Este dispositivo utiliza dos aletas de hierro dulce, una fija y otra móvil, colocadas entre los polos de una bobina cilíndrica y larga por la que pasa la corriente que se quiere medir. La corriente induce una fuerza magnética en las dos aletas, provocando la misma inclinación, con independencia de la dirección de la corriente. La cantidad de corriente se determina midiendo el grado de inclinación de la aleta móvil. Medidores de termopar: Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.


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El Multímetro: El Multímetro analógico: Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente todas las medidas de Uso y precaución son iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.) El Multímetro Digital (DMM): Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultados numéricos - digitales. Trabaja también con los tipos de corriente Comprende un grado de exactitud confiable, debido a que no existen errores de paralaje. Cuenta con una resistencia con mayor Ohmiaje al del analógico y puede presentar problemas de medición debido a las perturbaciones en el ambiente causadas por la sensibilidad. Otros tipos de mediciones y de medidores

Puente de Wheatstone Las mediciones más precisas de la resistencia se obtienen con un circuito llamado puente de Wheatstone, en honor del físico británico Charles Wheatstone. Este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que fluyen por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el flujo de corriente por el galvanómetro. Variando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente puede ajustarse a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir los valores de las otras resistencias. Se utilizan puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de circuitos. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Los puentes de este tipo suelen denominarse puentes de corriente alterna, porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. A menudo los puentes se nivelan con un timbre en lugar de un galvanómetro, que cuando el puente no está nivelado, emite un sonido que corresponde a la frecuencia de la fuente de corriente alterna; cuando se ha nivelado no se escucha ningún tono.

Vatímetros La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.


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A-A´: bobina de intensidad o perimétrica.

M-N : bobina de tensión o voltimétrica.

Un vatímetro mide potencia instantánea, siempre mide vatios.

El vatímetro tiene cuatro fases. La bobina amperimétrica está en serie con la fase y la voltimétrica en derivación.

Vatihorímetro: Un vatihorímetro mide la potencia instantánea por tiempo. Medirá Kwh. El vatihorímetro no es más que un contador de electricidad y puede estar formado por uno o más vatímetros. R·I : tensión activa, real u óhmica. XL·I : tensión reactiva, inductiva o magnética. Z·I : tensión aparente, (la que mide el voltímetro)

Chispómetro: Sirve para medir la rigidez dieléctrica de un aislante líquido o sólido. Para medir la rigidez dieléctrica vamos aplicando poco a poco una tensión con un regulador, que iremos aumentando hasta que de ionice el aceite y se produzca una chispa al romperse la rigidez dieléctrica. Dielectro: aislante y refrigerante.

Megüer: Es un medidor de aislamiento (mide los valores de resistencia de aislamiento) y se utiliza para hallar el aislamiento entre conductores y máquinas electrotécnicas. Según la instrucción M.I.B.T.- 0,17 deberá tener un valor de 100 W·v como mínimo según sea la tensión de servicio. Esta norma es de obligado cumplimiento para la puesta en marcha de cualquier instalación en la industria, comercio, en casa, etc. 1/2 Megón: instalaciones aisladas correctamente. Menos de 1/2 Megón: instalaciones incorrectamente aisladas. 1 Megón = 1000.000 W de aislamiento.


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Sensibilidad de los instrumentos: La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o de un voltímetro. En el primer caso, la sensibilidad del instrumento se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios que deben fluir por la bobina para producir una desviación completa. Así, un instrumento que tiene una sensibilidad de 1 miliamperio, requiere un miliamperio para producir dicha desviación, etcétera. En el caso de un voltímetro, la sensibilidad se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resistencia. El número de ohmios por voltio de un voltímetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento con una resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un máximo de 300 voltios, tendrá una sensibilidad de 1000 ohmios por voltio. Para trabajo general, los voltímetros deben tener cuando menos 1000 ohmios por voltio.

MARCO PRÁCTICO RESUMEN: La siguiente práctica se basó específicamente en el uso del código de colores y las leyes de Kirchhoff aplicadas a los circuitos de corriente directa, se armó un circuito con SIETE resistencias de diferente valor y una fuente de 12v. Se procedió a utilizar el código de colores para calcular el valor de las resistencias y los conocimientos de las leyes de Kirchhoff para determinar las corrientes en cada resistor, utilizando la ley de Ohm se pudieron encontrar los voltajes. Para el método experimental se utilizó un multímetro, midiendo el voltaje y corriente de cada resistencia. Al comparar los métodos se pudo llegar a la conclusión que tanto el código de colores, la ley de ohm y las leyes de Kirchhoff son aplicables en la vida real, los resultados obtenidos tienen poca varianza y mucha precisión entre los mismos.

Descripción de la práctica

Materiales a utilizar:

7 resistencia

Juego de cables

Multímetro digital

Regulador


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Etc.

Procedimiento: Analizar los colores de cada resistencia y con la tabla de colores, determinar

su valor.

Con la última franja determinar la incerteza del valor. Así se podrá determinar

la resistencia máxima y la resistencia mínima.

Se conectan las resistencias en el protoboard como lo indica el circuito en

serie y en paralelo.

Graduar la fuente a 15 v.

Se Procede a tomar el voltaje de cada una de las resistencias

.

Con los datos obtenidos,

realizamos las operaciones que se realizaron en la primera parte para

encontrar la potencia, lo único que ahora lo haremos con cada una de las

resistencias en las que medimos el voltaje.

Comparamos los datos teóricamente y experimentalmente.

Resultados

Circuito en serie Tabla 1. Resistencias Teóricas.

R1 950 - 1050 Ω

R2 950 - 1050 Ω

R3 950 - 1050 Ω

R4 950 - 1050 Ω

R5 950 - 1050 Ω

R6 950 - 1050 Ω


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R7 9500 - 10500 Ω

R8 950 - 1050 Ω

R9 1140 - 1260 Ω

R10 950 - 1050 Ω

R11 95 - 105 Ω

R12 950 - 1050 Ω

R13 313.5 – 346.5 Ω

R14 9.5 – 10.5 Ω

R15 313.5 – 346.5 Ω

R16 209 - 231 Ω

R17 209 -231 Ω

Tabla 2. Resistencias experimentales.

R1 999.99 Ω

R2 993.60 Ω

R3 993.30 Ω

R4 989.60 Ω

R5 989.80 Ω

R6 992.40 Ω

R7 10025.00 Ω

R8 997.10 Ω

R9 1180.30 Ω

R10 995.90 Ω

R11 98.20 Ω

R12 989.00 Ω

R13 333.80 Ω

R14 10.5 Ω

R15 333.33 Ω

R16 216.60 Ω

R17 215.90 Ω

Escala 20 KΩ Tabla 3. Corriente y voltaje

Resistencia V I

R2 3.59v 3.584

R5 3.566v 3.585

R3 3.553v 3.584

R9 4.238v 3.584

Resistencia equivalente Real

Req = 3.58425 A Circuito en paralelo

Req = 4.161 Ω Discusión de Resultados


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Como podemos observar en la tabla de datos experimentales, no hay mucha varianza. Sin embargo no son idénticos, esto se debe a que las mediciones tomadas de manera experimental deben de tener una incerteza, ya que en el proceso de medición influyen algunos factores como, la calidad del multímetro y la incerteza de la resistencia. Sin embargo ya que es mínima la varianza y hay un cierto grado de precisión en la toma de datos, podemos decir que la práctica fue realizada de una manera satisfactoria.

CONCLUSIONES

Un conductor es un material a través del cual se transfiere fácilmente la carga.

Un aislante es un material que se resiste al flujo de carga.

Un semiconductor es un material intermedio en su capacidad para transportar carga.

Un semiconductor tipo N contiene impurezas donadoras y electrones libres.

Un semiconductor tipo P está formado por átomos aceptores y por huecos faltantes de electrones.

Los tipos de aislantes son dos: Eléctricos y Térmicos.

Es importante conocer de qué forma vamos a usar los instrumentos como el Multímetro, pues si le damos un Uso indebido, podemos dañar dicho instrumento u obtener cálculos inexactos que a la larga puedan dañar el trabajo que estemos haciendo.

Debemos además de conocer ciertas formulas y Leyes en las que tengamos que vaciar los Datos de Medición para obtener resultados confiables y por consiguiente, un óptimo trabajo.

Aplicando el código de colores en resistores y las leyes de Kirchhoff se

lograron determinar los datos teóricos de esta práctica.

El multímetro nos daba un valor bastante aproximado al valor de las

resistencias usando el código de colores.

Utilizando una variación de las Leyes de Kirchhoff se logró determinar la

potencia disipada por cada una de las resistencias.

BIBLIOGRAFÍA

Serway/ Vuille. "Fundamentos de física". Octava Edición. Cernage

Learning 2009. Capitulo 18 “Circuitos de corriente directa” paginas 594-

615.

Sears Zemansky. "Física Universitaria Volumen 2". Dé-

cimo segunda Edición, Pearson Educación de México. 2009. Capitulo No. 26 ”Circuitos de corriente directa” Paginas 881-905

Reporte Prácticas 1 y 2 ITUGS ingeniería eléctrica 1

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