Fuentes de voltaje DC y Equipos de medicion PDF

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Practica e informe, electronica....

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UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

F U E N T E S D E V O LT A J E D C Y EQUIPOS DE MEDICION

ANDREA BARROS SARMIENTO BA R R A N QUI LLA , M AYO D E 2 01 6

F U EN TES DE VOLTA J E D C Y QU IP OS DE EMDICION FUENT E S D E VO LTAJ E D C

Las fuentes de voltaje son proveedoras de voltajes constantes (es decir, con voltaje que no varía en el tiempo), generalmente se conocen como fuentes de corriente continua. Los generadores de voltaje que permiten modificar su voltaje de salida se conocen como fuentes de voltaje DC. En la Figura 1 se presenta una fuente de voltaje DC convencional y su representación simbólica en los circuitos eléctricos.

Figura 1. Fuente de Voltaje DC y representación simbólica. (Imagen tomada de: http://erikajaramillo-iearm.blogspot.com.co/)

VO LT IM ET R O Y A M PE R IM ET R O

El voltímetro es un equipo de medición electrónico que sirve para medir la diferencia de potencial −que es el trabajo necesario para mover una carga de un punto a otro− entre dos puntos cualesquiera de un circuito. El voltímetro ideal tiene una resistencia muy alta. Para medir el voltaje, se colocan las puntas de prueba (+) y (-) en los puntos en los cuales se desea medir la diferencia de potencial, colocando el voltímetro en paralelo con los terminales del elemento o los elementos a los que se le desea medir la diferencia de potencial [1] (Ver Figura 2).

Figura 2. Voltímetro midiendo un sistema. (Imagen tomada de: http://comunidad.udistrital.edu.co/medidaselectricas/3-2/)

Por otro lado, el amperímetro es un instrumento de medición que sirve para medir la corriente eléctrica que fluye por alguna rama de un circuito. Para que el equipo lleve a cabo su tarea correctamente, la corriente debe circular por el dispositivo de medición, lo que significa que el amperímetro debe ir conectado en serie con el elemento al que se le quiere medir la corriente. Se conoce como amperímetro ideal a aquel que tiene una resistencia muy pequeña, razón por la cual es muy sensible y se quema fácilmente. La medición se hace abriendo el circuito en el punto

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deseado (Ver Figura 3) y conectando en él los terminales polarizados y distinguidos con colores rojo (+) y negro (-).

Figura 3. Amperímetro midiendo en un circuito montado. (Imagen tomada de http://comunidad.udistrital.edu.co/medidaselectricas/3-4/)

M UL T IM ET R O D IG ITA L

Es un instrumento compuesto por un Voltímetro DC y AC, amperímetro DC y AC, y medidor de resistencias –Ohmímetro−. En él debe seleccionarse el tipo de variable a medir, al igual que la escala apropiada. Sus terminales están identificados como +ΩA (rojo) y COM (negro). Los rangos de corrientes y voltajes muy altos tienen conectores independientes (Ver Figura 4).

Figura 4. Multímetro análogo (Imagen tomada de: http://www.directindustry.es/prod/kane-international/product-16865-586538.html)

OB J ET I VO S D E L A PR Á CT IC A



Familiarizarse con el empleo de fuentes de voltaje DC e instrumentos de medición como el multímetro digital. M ÉT OD O S EX PER IM ENTA L E S E ID ENT IFI CA C IÓ N D EL EQ UI PO

Para llevar a cabo la práctica se el sistema fue simulado en proteus 8 y los materias que se utilizaron fueron:  

Fuente de voltaje Resistencias

3

En la Tabla 1 se presenta la información referente a las resistencias utilizadas. Resistencia

Unidad Ω Ω Ω

Valor 600 1200 300

I máxima (A) 2.1 2.1 2.1

Se montó el circuito mostrado en la Figura 5 y posteriormente se llevaron a cabo los pasos especificados posteriormente, los datos medidos se registraron en las tablas especificadas en el análisis y discusión de resultados.

Figura 5. Montaje experimental. Simulación hecha en proteus 8.

Medición de Voltaje: Paso 1. Se configuró la fuente de voltaje con una tensión de 110 V y se midió los voltajes a los cuales se encuentran los nodos 1, 2, 3 y 0. La punta negativa del voltímetro se conectó nodo de referencia y la positiva al nodo a evaluar. Paso 2. Con los datos del Paso 1 se calculó la diferencia de potencial entre los distintos nodos. Paso 3. Se midió la diferencia de potencial Δ𝑉 existente entre los nodos 1 y 0, 2 y 1, 3 y 2 y 0 y 3. Paso 4. Se varió el voltaje de salida de la fuente a 65.2 V y se repitieron las mediciones tomadas en el Paso 3. Paso 5. Conservando el valor del voltaje del Paso 4 se intercambiaron las puntas de la fuente y se tomaron las mismas mediciones del Paso 3. Paso 6. Conservando el valor del voltaje de 65.2 V, se abrió el circuito en el nodo 3 y se midieron las diferencias de potencial en cada elemento. Medición de Corriente: Paso 7. Se midió la corriente que circuló por los nodos 1, 2, 3 y 0 (esto, empleado el mismo voltaje del Paso 6). Paso 8. Con el valor del voltaje de salida de la fuente utilizada en el Paso 1, se hizo una nueva medición de corriente en cada nodo.

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Paso 9. Se intercambiaron los conectores de la fuente y conservando el valor del voltaje, se midió la corriente que circuló por cada nodo. Paso 10. Se midió la corriente que circuló por cada nodo al abrir el circuito en el nodo 3 (se retiró completamente el cable del circuito). AN ÁLISIS Y DISCUSIÓN D E R ESUL TAD O S Como se describió en los métodos experimentales, para cada paso se realizaron unas medidas las cuales se presentan de la Tabla 2 a la 11.

Medición de voltaje Paso 1. Tabla 2. Medida de voltajes en cada nodo.

Nodo

𝑉

𝑉

𝑉

𝑉

Unidad

potencial

110

78.6

15.7

0

V

Paso 2. Tabla 3. Cálculo de la diferencia de potencial entre los distintos nodos.

Nodo 𝑉

𝑉 𝑉 110

𝑉 𝑉

𝑉 𝑉

-31.4

-62.9

𝑉 𝑉 -15.7

Unidad V

Paso 3. Tabla 4. Medidas de diferencia de potencial para un voltaje de 110 V.

Nodo 𝑉

𝑉 𝑉 110

𝑉 𝑉

𝑉 𝑉

-31.1

-62.8

𝑉 𝑉 -15.6

Unidad V

Si dos puntos tienen una diferencia de potencial (trabajo por unidad de carga que ejerce un campo eléctrico sobre una partícula cargada) determinada y se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se mueve a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica.

5

Se puede observar que los cálculos de la Tabla 3 concordaron con los de la Tabla 4. Se mide potencial cuando se evalúa el voltaje entre un punto y un nodo de referencia y diferencia de potencial cuando es entre dos puntos cualesquiera Paso 4. Tabla 5. Medidas de diferencia de potencial para un voltaje de 65,2 V.

Elemento 𝑉

𝑉 𝑉 65.2

𝑉 𝑉

Unidad

𝑉 𝑉

-18.6

-37.29

65.2

V

Paso 5. Tabla 6. Medidas de diferencia de potencial para un voltaje de 65,2 V con las puntas de la fuente intercambiadas.

Elemento 𝑉

𝑉 𝑉 -65.2

𝑉 𝑉

Unidad

𝑉 𝑉

18.6

37.29

65.2

V

El efecto que tiene sobre las diferencias de potencial medidas en cada elemento, el haber cambiado la polaridad de la fuente de acuerdo a la Tabla 5 es que al realizar las medidas de diferencia de potencial el flujo de electrones se reorienta en la dirección opuesta. Paso 6. Tabla 7. Circuito abierto conservando el voltaje de 65,2 V.

elemento 𝑉

65.2

65.2

0

Fuente

Unidad

65.2

V

Se deduce de la Tabla 7 que no hay carga eléctrica en los elementos del circuito y no fluye ninguna corriente eléctrica a través de los mismos, entonces lo que marca el multímetro únicamente es un voltaje aproximado al de la fuente.

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MEDICIÓN DE CORRIENTE

Paso 7.

Tabla 8. Medida de la corriente que circula por cada nodo.

Fuente

nodo

1

2

3

4

unidad

65V

corriente

0,22

0,22

0,22

0,22

A

La corriente es la misma en todos los nodos del circuito, si se cambia por una resistencia de 𝑋 valor, esta sigue siendo la misma. Paso 8. Tabla 9. Medidas de corriente. Fuente

nodo

1

2

3

4

unidad

110V

corriente

11

11

11

11

A

de los Pasos 7 y

En la tabla 10 se presentan las comparaciones de las proporciones de 8, correspondientes a las Tablas 8 y 9 respectivamente. 1

2

3

4

0,22

0,22

0,22

0,22

11

11

11

11

0,02

0,02

0,02

0,02

0,59

0,59

0,59

0,59

𝑉 𝑉

De la Tabla 10 Se puede asegurar que las proporciones de corriente y voltaje satisfacen correctamente la Ley de Ohm ( 𝑉= ), si el voltaje aumenta en proporción de 0.60, la corriente también. Paso 9. Tabla 10. Medidas intercambiando los conectores de la fuente.

Nodo corriente

Unidad -11

-11

-11

7

-11

(A)

Intercambiando los valores de la fuente se tiene un cambio en la dirección del flujo de corriente. Paso 10. Tabla 11. Medidas con el circuito abierto.

Nodo corriente

Unidad 0

0

0

0

(A)

Si el circuito se abre, no circula corriente por este, por lo que el valor que marca el multímetro es cero.

CO NCL U SIO NE S



Para la medición de la corriente fue necesario que esta (la del circuito de la Figura 5) circulara por el multímetro, por lo que el amperímetro se conectó en serie con el elemento al que se le quería medir la corriente.



Para medir el voltaje, se colocaron las puntas del multímetro (+) y (-) en los puntos en los cuales se deseaba medir la diferencia de potencial de 𝑋 elemento, colocando el voltímetro en paralelo con los terminales de este.



Se evaluó la proporción directa entre el voltaje y la corriente que establece la Ley de Ohm (Tabla 10.)

RE FER E NCIA S

[1] A. Pérez. Manual de laboratorio de Electrónica Básica, EDITORIAL, Barranquilla. [2] Electrónica – Pablo Alcalde San Miguel, PARANINFO, Segunda Edición. [3] Imagen de la portada tomada de: http://geoffg.net/Images/Measuring_ESR/ElectroCap.jpg

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