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Laboratorio

Electricidad y Magnetismo

APELLIDOS Y NOMBRES: Valdivia Ale Sebastian

CUI: 20213198

ESCUELA PROFESIONAL:

FECHA: 29/09/21

HORARIO: 12:15 – 1:50 PROFESOR (A): Msc. Julio Cesar Rivera Taco

NOTA:

PRÁCTICA Nº 2: INSTRUMENTACIÓN ELÉCTRICA A. COMPETENCIAS •

B.

Identifica los diferentes equipos eléctricos su funcionamiento, símbolos convencionales para la creación de circuitos eléctricos y determina el valor de la resistencia eléctrica usando la ley de Ohm con la plataforma “online” Tinkercad con pensamiento crítico y responsable.

INFORMACIÓN TEÓRICA Para el correcto desarrollo de las practicas virtuales de laboratorio de electricidad y magnetismo es necesario conocer y saber utilizar los instrumentos de mediciones eléctricas. El empleo de instrumentos de medición eléctrica se hace manifiesto en los circuitos eléctricos. B.1 Instrumentos para mediciones eléctricas

Amperímetro analógico Mide la intensidad de corriente eléctrica que pasa por algún tramo de un circuito eléctrico. Se conecta en serie de tal manera que la corriente pase directamente a través del amperímetro. Presenta resistencia interna pequeña.

[1]

Voltímetro analógico Mide la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de un circuito. Se conecta en paralelo y presenta una resistencia interna de gran valor.

[2]

Ohmímetro analógico permite medir la resistencia eléctrica, se conecta directamente a los terminales del dispositivo a medir, llamado resistor.

[3]

1

Multímetro digital

Fuente de alimentación

Es aquel instrumento que por medio de un dial permite preseleccionar y comportarse como un amperímetro, voltímetro, ohmímetro, medidor de capacitancias, de temperatura, entre otros.

son equipos eléctricos que proporcionan energía eléctrica o suministran la corriente eléctrica a una tensión fija durante el tiempo de, funcionamiento(suministro). Pueden ser pilas, baterías, transformadores, paneles solares, entre otros. Si el dispositivo permite varias la tensión de manera continua, recibe el nombre de variac. Se encuentran fuentes de corriente continua y fuentes de corriente alterna.

[4]

5]

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En el laboratorio hay distintos tipos o modelos de estos multímetros, correspondientes a diferentes marcas, pero todos ellos tienen unas partes o componentes comunes:

Fuente de imagen: multímetro Fluke https://www.areatecnologia.com/electricidad/fluke.html

B.2 Fundamento teórico sobre mediciones en equipos eléctricos a) Precisión en equipos analogicos Clase del equipo, La clase del equipo eléctrico incluye todos los tipos de errores posibles Para medidores analógicos existen las siguientes clases: 0.05; 0.1; 0.25; 1; 1.5; 2.5; 5. Equipos en clase menor que 1 son llamados equipos de precisión y los de clase mayor a 1 son equipos de uso común. La precisión de un equipo analógico, se determina usando la siguiente relación: 𝑃𝑟𝑒𝑐𝑖𝑠𝑖ó𝑛 =

𝑐𝑙𝑎𝑠𝑒 𝑥 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 100

(1)

b) Precisión en equipos digitales Si la medida se realiza con un instrumento digital, la precisión está establecida por el fabricante del equipo, la cual servirá para determinar el error en la medición, con la siguiente ecuación:

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Ejemplo. Se midió una tensión de 50.35 𝑉 en corriente continua con un multímetro que tiene una Precisión según manual del instrumento.

±(1% + 2𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑜𝑠 ) .

𝛿𝑉 = ±(0,50 + 2 𝑑𝑖𝑔𝑖𝑡𝑜𝑠 ) 𝛿𝑉 = ±0,52 𝑉 = (50,35 ± 0,52) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑖𝑜𝑠

Resultado de la lectura será

c) Sensibilidad, La desviación 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. (2)

𝐕 = 𝐈. 𝐑

𝐈=

𝐕 𝐑

𝐑=

𝐕 𝐈

(2)

B.3 Mediciones e incertidumbre El resultado de cualquier medición se expresa por el valor medido y el error de medición con sus respectivas unidades. 𝑥 = (𝑥 ± 𝛿𝑥)[𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑 ]

(3)

B.4 Comparación de un valor experimental con el bibliográfico •

Intervalo de incerteza, Es la región acotada por el error de la medición entorno al valor medido. Cuando el valor bibliográfico se encuentra dentro de la región de incerteza de la medición, se trata de un “error accidental”, en el caso contrario será un “error sistemático”.

𝑋𝑚 − δx •

𝑋𝑚

𝑋𝑚 + δx

Comparación porcentual, Expresa una “diferencia” o “discrepancia” experimental respecto al valor bibliográfico en forma porcentual. 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = |

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 (4) | 𝑥100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜

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B.5 El circuito eléctrico y sus componentes Un circuito eléctrico consiste en un conjunto de elementos o dispositivos unidos entre sí, que permiten la circulación de una corriente entre dos puntos, para utilizar la energía eléctrica. Los circuitos eléctricos se componen, generalmente, de los siguientes elementos: • • • • •

Un generador de energía. Un receptor o consumidor de esa energía. Conductores que transportan la energía. Elementos de maniobra. Elementos de protección.

B.7 Símbolos convencionales en equipos eléctricos

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C. MATERIALES Y ESQUEMA •

Programa de simulación de circuitos eléctricos (TinkerCad) https://www.tinkercad.com/ -

01 Resistencia de ……… Ω. 01 Interruptor deslizante 02 Multímetro digital. 01 Suministro de energía

Figura 1: Esquema de circuito eléctrico a realizarse en la práctica virtual.

Figura 2: Representación del circuito eléctrico a implementar en el simulador.

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D. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.

Acceda al link proporcionado en el apartado C, y arme el circuito como se muestra en la figura. 2. Haga click en iniciar simulación y registre el valor de la corriente que se muestra en el multímetro digital, anótelo en la tabla 1 y detenga la simulación. 3. Haga click en la batería, vera que se abre un nuevo apartado, en ella seleccione 2, 3, 4 baterías en la pestaña recuento y repita el paso anterior. 4. Aumentar como se puede ingresar sin ningún problema Tabla 1: Tabla de lecturas de voltaje e intensidad. Lectura 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒆𝒏 𝒍𝒂 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂 (𝑽) ± 𝟎. 𝟏

E.

𝑰𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆±0.1(𝒎𝑨)

1

2

26.8

2

4

53.6

3

6

80.4

4

8

107

5

10

134

6

12

161

7

14

188

8

16

214

9

18

241

10

20

268

ANÁLISIS DE DATOS 1. Con los datos de la tabla 2 mediante la ecuación N°2 completar la siguiente tabla : 𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆 𝒆𝒏 𝒍𝒂 𝒓𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂(𝑽) 𝑰𝒏𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒄𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆±0.0 𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂(𝜴) ± 𝟎. 𝟏 01(𝑨) 2

0.0268

74.626

4

0.0536

74.626

6

0.0804

74.626

8

0.107

74.766

10

0.134

74.626

12

0.161

74.534

14

0.188

74.546

16

0.214

74.766

18

0.241

74.688

20

0.268

74.626

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𝑅𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

2.

74.633

Exprese el resultado final de la Resistencia con su incertidumbre. R= (74.633 ± 0.092) 𝜴

3. Con los datos de la tabla 2 grafique la intensidad de corriente en función del voltaje y obtenga la ecuación de la recta Grafica N°1(Sugerencia usar Excel o Origin)

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4. ¿Cuál es el significado físico de la pendiente obtenida en la Gráfica N°1? El valor de la pendiente es 0.0134 lo que indica cuan inclinado está la recta, en este caso nos dio el inverso de la resistencia. 1 = 𝑅 = 74.626 0.0134

F.

COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN 1. Compare el valor obtenido de la resistencia 𝑅𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 con el valor de la resistencia nominal indicada en el simulador. 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = |

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 | 𝑥100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜

𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = |

74.6 − 74.633 | 𝑥100% 74.6

𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = 0.0042𝑥100%

2. Compare el valor obtenido de la resistencia mediante la gráfica N°1 con el valor de la resistencia indicada en el simulador. 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = |

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 | 𝑥100% 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏𝑖𝑏𝑙𝑖𝑜𝑔𝑟á𝑓𝑖𝑐𝑜

𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = |

74.6 − 74.626 | 𝑥100% 74.6

𝑪𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 (%) = 0.0034𝑥100%

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G. CONCLUSIONES La corriente varia inversamente con la resistencia tal como lo dice la ley de ohm. Cuando la resistencia es menor, la corriente tiende a incrementarse y cuando la resistencia es mayor la corriente se reduce. H. CUESTIONARIO FINAL 1. ¿Cuál es la diferencia entre un instrumento de medición analógico y uno digital? Los instrumentos de señal analógica son aquellos en los que su señal varía de forma continua y mantienen una relación fija con la entrada. Así pues, podemos decir que la instrumentación analógica es aquella que se emplea para procesar y calcular una variable y que emplea la señal tal cual llega. Por ejemplo, son todos los instrumentos que emplean agujas, numeración mecánica, etc. Sin embargo, la instrumentación digital es aquella que convierte una señal analógica en señal digital. Así pues, no calcula y procesa la variable de la señal física que le llega sino la de la señal analógica. Es decir, lo que hace es precisamente convertir la señal analógica en una digital.

2. En el simulador como están conectados el voltímetro y amperímetro ¿Por qué? Un voltímetro mide la diferencia en voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico y, por lo tanto, se debe conectar en paralelo con la porción del circuito sobre el que se quiere realizar la medida. Por el contrario, un amperímetro se debe conectar en serie.

3. Con el instrumento de la figura, indicar la posición en el instrumento y los puntos de conexión que se deben usar: a) Para medir una corriente de 1.5 A DC Primero ajustamos la perilla en el segmento “F” Y conectamos el cable en la entrada “d” y “c” b) Un voltaje de 6 V DC. Ajustamos la perilla en el segmento “A”, Y conectamos el cable en la entrada “d” y “e”

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BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL

Auto r

Título

Edició n

Añ o

https://www.instrumentaciondigital.es/diferencias-entreinstrumentacion-digital-y-instrumentacion-analogica/ http://hyperphysics.phyastr.gsu.edu/hbasees/magnetic/movcoil.html#:~:text=Atr%C3%A 1s,Volt%C3%ADmetro,se%20debe%20conectar%20en%20serie.

J.

BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA

1.

Guías de Laboratorio de Física Básica, Departamento Académico de Física UNSA, Año

2.

https://www.tinkercad.com/

2016.

ANEXOS

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