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PROGRAMA DE FÍSICAFÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOSCÓDIGO 21142INTRIDUCCION A LAS MEDICIONES ELECTRICASLaboratorio de Física Experimental III, Universidad Del Atlántico, BarranquillaResumenEste artículo tiene como finalidad el análisis de instrumentos de medición, además de elementos c...

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PROGRAMA DE FÍSICA FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GUÍAS DE LABORATORIOS CÓDIGO 21142

INTRIDUCCION A LAS MEDICIONES ELECTRICAS Laboratorio de Física Experimental III, Universidad Del Atlántico, Barranquilla aquí nosotros podemos medir, controlar o automatizar dichas señales, pero con el puro acto de poder medirlas ya estamos Este artículo tiene como finalidad el análisis de instrumentos de medición, además de realizando una medición eléctrica; elementos como resistores cables, Recordemos que una magnitud no siempre protoboard realizando circuitos en serie y en se nos dará a través de la pantalla de un instrumento, esta puede ser expresada de paralelo obteniendo un porcentaje de error, y muchas maneras e incluso en algunos por ultimo las inferencias o conclusiones del mismo. procesos las mediciones dadas por los instrumentos deben ser sometidas a un Palabras clave— medición, resistores, análisis para llegar a la medición real cables, protoboard, serie, paralelo. (comúnmente esto se da en las sectores cuyo equipo esta des actualizado).[1] Abstract— the purpose of this article is to Lo anterior será aplicado realizando study of measuring instruments, in addition to mediciones en montajes como lo son elements such as cable resistors, protoboard circuitos en serie y en paralelo, y haciendo performing circuits in series and in parallel uso el instrumento de medición llamado obtaining a percentage of error and finally the multímetro, además se demostrará que inferences or conclusions of the study. porcentaje de error tienen los resistores que ofrecen en la industria. Key Words— measuring, resistors, cable, A continuación, se estará tratando más a protoboard, series, parallel. fondo sobre el tema con el soporte teórico y la realización de la práctica en el laboratorio. Resumen

1.

INTRODUCCIÓN

Se le conoce como Mediciones eléctricas a cualquier acción que requiera de dispositivos, cálculos o métodos para poder medir cantidades eléctricas. Las mediciones eléctricas son un parámetro de medición que nace a partir de señales, las cuales son denominadas como señales eléctricas, estas señales pueden crearse al usar Transductores o propiedades físicas como temperatura, presión, movimiento, flujo, fuerza, etc., estas propiedades físicas traen variaciones dependiendo de cada propiedad por tal se utilizan sensores para poder interpretar esas variaciones, las cuales son transformadas a señales eléctricas. Desde a

2.

MARCO TEÓRICO

El multímetro consiste en la unión de tres herramientas de medición (voltímetro, amperímetro y ohmímetro) en uno. Este instrumento múltiple permite medir voltajes de corrientes alternas (CA), de corrientes directas (DC), resistencia, continuidad, temperatura, capacitancia, transistores, etc. Existen también multímetros con muchas más opciones como osciloscopio, generadores de señal, entre otros. Existen multímetros analógicos (con aguja) y digitales. Últimamente los más usados son los digitales, pero sin obviar los analógicos que también siguen siendo usados ya que

brindan una respuesta más rápida gracias al movimiento de su aguja. [2] (ilustración 1).

muy usados en electrónica. Un elemento de este tipo también se llama también Resistencia Eléctrica [3]. las cuales se encuentran clasificadas mediante códigos de color, estos se leen como como lo indica la ilustración 2.

Ilustración 1. Presentación de multímetros: digital y análogo. Fuente: vMart trading.

Con lo anterior para este artículo se medirán elementos como las resistencias. La resistencia eléctrica es la oposición (dificultad) al paso de la corriente eléctrica. Sabemos que la corriente eléctrica es el paso (movimiento) de electrones por un circuito o, a través de un elemento de un circuito (receptor). Según lo dicho podemos concluir que "la corriente eléctrica es un movimiento de electrones". Dependiendo del tipo, material y sección (grosor) de cable o conductor por el que tengan que pasar los electrones les costará más o menos trabajo. Un buen conductor casi no le ofrecerá resistencia a su paso por él, un aislante les ofrecerá tanta resistencia que los electrones no podrán pasar a través de él. Ese esfuerzo que tienen que vencer los electrones para circular, es precisamente la Resistencia Eléctrica. A parte de la resistencia de los receptores también hay unos elementos que se colocan dentro de los circuitos y que su única función es precisamente esa, oponerse al paso de la corriente u ofrecer resistencia al paso de la corriente para limitarla y que nunca supere una cantidad de corriente determinada. Son

Ilustración 2. Códigos de color. Fuente: floriambra (2016).

Para hacer el cálculo del porcentaje de error y verificar si está dentro de la tolerancia se utiliza la ecuación 1.

%E=

Vt −Ve ×100 % Vt Ecuación (1).

Si se quiere conocer la suma de las resistencias armando un circuito en serie se procede como en la ecuación 2. Ecuación (2). Si se quiere conocer la suma de las resistencias armando un circuito en paralelo se procede como en la ecuación 3.

Ecuación (3).

porcentaje de error, los encuentran en la tabla 3. 4.

3.

METODOLOGÍA

Ilustración 4. Montaje de un circuito en paralelo. Fuente: guías de laboratorio.

Se tomó un multímetro para observar cada una de sus unidades de medición, seguido de esto se tomaron 10 resistencias al azar, y haciendo uso de los códigos de colores se dieron sus resistencias teóricas, luego se tomó la medida de las mismas para obtener su porcentaje de error, lo anterior se encuentra en la tabla 1. Luego se tomaron 5 resistencias y una protoboard y se realizó un montaje como se muestra en la ilustración 3, y se procedió a calcular su porcentaje de error, los resultados se muestran en la tabla 2. Por último, se armó un circuito en paralelo como se muestra en la ilustración 4, y como en los casos anteriores se tomó su

se

ANÁLISIS

Tabla 1. Medidas de resistencia.

Resistor Ilustración 3. Montaje de un circuito en serie. Fuente: guías de laboratorio.

resultados

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10

Color Color (1ª (2ª franja) franja) rojo rojo amarillo violeta marrón Verde marrón Negro Rojo Rojo Naranja Blanco Amarillo Violeta Marrón Negro Marrón Rojo Marrón Verde Fuente: autor

Color (3ª franja) negro negro Rojo Marrón Rojo Negro Negro Marrón Rojo Rojo

� � (Ω ) �� (Ω)

%E

20 45 1.55k 99 2.28k 38 45 98 1.22k 1.55k

10% 4.44% 3.22% 1.01% 3.50% 2.63% 2.22% 2.04% 1.63% 3.22%

22 47 1.5k 100 2.2k 39 47 100 1.2k 1.5k

Al realizar la medida de corriente, se observó que en la mayoría las resistencias presentaban un porcentaje de error dentro de su tolerancia, algunas presentaban este error superando la misma esto pudo ser un error por parte de fabricación del material, también pudo ser parte de una mala medición o del instrumento de medición. Por lo anterior se pueden mostrar instrumentos ideales como se muestra a continuación, estos deben tener ciertas características: Un voltímetro ideal es aquel cuya resistencia interna es infinita. Como se conecta en paralelo al medir tensión, la corriente que circula por él debe ser cero, para no afectar al circuito, por eso su resistencia debe ser infinita. Así mismo el valor ideal de la impedancia en un amperímetro ideal es de cero, para no generar un efecto de carga en el circuito y así no afectar la medición de la corriente.

Además, se pueden tomar dos mediciones al tiempo ya sea con instrumentos juntos o separados. El amperímetro (A) que mide la corriente debe ser conectado en serie con el circuito. El voltímetro (v) que mide la diferencia de potencial debe ser conectado en paralelo con el circuito o con el elemento al cual se desea medir su caída de potencial. para ambos instrumentos, debe establecerse la escala mayor para asegurar que la medición se encuentro dentro del rango de lectura del instrumento. El multímetro. debe identificarse si la fuente de energía es alterna o continua para realizar las conexiones respectivas. debe asegurarse que la pila o batería este en óptimas condiciones, en caso de ser necesario renovarla. tener cuidado con la función del ohmímetro, siempre eligiendo la escala más alta de lectura en caso de no conocer el valor de la resistencia. no confundir las funciones del multímetro o su tiempo de vida se acortará

Se dice que el amperímetro se tiene que conectar en serie Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida).

Tabla 3. Medidas de resistencia equivalente (paralelo).

R1 R2 R3 R4 R5

Tabla 2. Medidas de resistencia equivalente (serie). Color Color Color ��(Ω ��(Ω) Resistor (1ª (2ª (3ª ) franja) franja) franja) R1 rojo rojo negro 20 22 R2 amarillo Violeta Negro 45 47 R3 marron Negro Marron 98 100 R4 Naranja Blanco Negro 38 39 R5 Marron Negro Marron 98 100 ������ = ��� = 299 308 Fuente: autor

%E 10 4.4 2.0 2.6 2.4 3.0

En la tabla 2 se puede observar el porcentaje arrojado por la medida que se tomó cuando se realizó el circuito en paralelo esto puede darse debido a las condiciones ambiente, a el instrumento o al medidor, ya que la medida no se realizó en un sistema ideal.

Color Color (2ª (3ª franja) franja) rojo negro Violet Negro a Negro Marro n Naranj Blanc Negro a o Marron Negro Marro n ������ = ��� = Fuente: autor

Resisto r

Color (1ª franja) rojo amarill o marron

��( Ω)

��(٠)

% E

20 45

22 47

98

100

38

39

98

100

8.4 1

8.89

10 4. 4 2. 0 2. 6 2. 0 5. 7

El porcentaje de error en el montaje de resistencias en paralelo puede darse a que no se haya hecho un buen contacto con el protoboard o pudo ser debido a las condiciones en las que se hizo la experiencia. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión.

5.

CONCLUSIÓN

Se puede comprobar en forma matemática y experimental los valores nominales de los resistores con el código de colores y midiendo con el multimetro. Además, se puede observar que se presentan errores los cuales pueden asociarse a múltiples factores, estos pueden ser de los elementos incluidos en la experiencia, como el multimetro o el protoboard. También se pudo observar que en la resistencia 5 de la tabla 1, se presenta un porcentaje de error bastante alto esto puede darse a un error de fabricación o a la vida media de esta; por último, se observó que tomando la medida en serie se presenta menor porcentaje de error que en paralelo, esto puede ser debido a una mala conexión en la protoboard. Bibliografías [1]. Mediciones eléctricas. https://ingenieriaelectronica.org/medicioneselectricas/. (citado en 1 de octubre de 2019). [2]. Uso del multímetro. https://www.demaquinasyherramientas. com/herramientasde-medicion/como-usarun-multimetro. (citado en 1 de octubre de 2019) [3]. Electricidad. Navarro. Resistencia eléctrica. (2012...