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Parámetros de un galvanómetro y construcción de un voltímetro

Practica de laboratorio 2.5

Parámetros de un galvanómetro y construcción de un voltímetro Parameters of a galvanometer and construction of a voltmeter

Universidad Tecnológica de Pereira Laboratorio de Física II 10 Octubre del 2020

Resumen En el siguiente informe de laboratorio tiene como finalidad la comprensión de los parámetros de un galvanómetro, el reconocimiento del instrumento básico de medida de variables eléctricas y la construcción de un voltímetro a partir de un galvanómetro de parámetros definidos. Palabras clave: Galvanómetro, Resistencia multiplicadora, voltaje máximo. Abstract The purpose of the following laboratory report is to understand the parameters of a galvanometer, the recognition of the basic instrument for measuring electrical variables and the construction of a voltmeter from a galvanometer with defined parameters. Key words: Galvanometer, Multiplier resistance, maximum voltage. 1. Procedimiento Medición de los parámetros de un galvanómetro a. Se mide la corriente de plena escala Ipe del galvanómetro, para esto se instaló un circuito de la figura 4.3. del informe. En el circuito R es una resistencia con valor

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nominal superior a 2500 Ω, en este caso de usa una resistencia de 3300 Ω y G es el galvanometro suministrado para la practica y V es el voltaje que se le suministra al circuito.

b. se incrementa el voltaje del circuito hasta que la aguja del galvanómetro se ubique en una posición intermedia de la escala. Después se deja de incrementar el voltaje y se comienza a disminuir la resistencia hasta que el galvanómetro mueva su aguja hasta la máxima posición posible, es decir, llegue a su plena escala. Posteriormente se retiró el galvanómetro y se sustituyó por un amperímetro cuya escala inicial es la máxima que la herramienta permite. Mida la corriente máxima Iep (Plena escala) del galvanómetro. c. Posteriormente al circuito se le conecta otra resistencia en paralelo; al hacer esto la aguja del galvanómetro vuelve al punto intermedio, por lo tanto se comienza a disminuir el valor de la resistencia hasta que la aguja vuelva a su mayor valor (a plena escala).

d. Con un Óhmetro se mide el valor de la resistencia que se acaba de añadir , esta se convierte indirectamente en la resistencia interna del galvanómetro. Diseño y construcción de un voltímetro a. Determine el valor de la resistencia multiplicadora, para los valores máximos de voltaje los cuales son 3V, 4V, 5V, 6V, 7V, 8V, 9V, 10V, 11V y 12V; mediante la siguiente ecuación:

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b. Qué voltaje tiene la fuente cuando construyen un voltímetro de 10 V y tienen las siguientes posiciones (4, 7, 9, 13, 17, 23, 26, 29).

2. Resultados -

Se midió la corriente a plena escala (Ipe) del circuito con el amperímetro, esta medición dio Ipe = 9,1 mA

-

Se midió la resistencia interna del galvanómetro (Rg) con el Ohmetro, esta medicion dio Rg = 43.1 Ω

-

Se halló el valor de la resistencia multiplicadora para los valores dados en la práctica de laboratorio, los resultados obtenidos se consignaron en la tabla 1. Ejemplo, cálculo de la Rm para un voltaje máximo de 3V.

Voltaje Máx Resistencia (V) Multiplicadora (Ω) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

286.57033 396.46044 506.350549 616.240659 726.130769 836.020879 945.910989 1055.8011 1165.69121 1275.58132

Tabla 1. Resistencia multiplicadora según el voltaje máximo.

-

Adicionalmente se hallaron los valores de los voltajes para un voltímetro construido de 10V para las posiciones en el galvanómetro dadas en la práctica de laboratorio. Los resultados obtenidos se consignaron en la tabla 2. Ejemplo, cálculo del voltaje para la posición 4 en el galvanómetro.

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10 V / 30 = 0,333 V

0,333 V * 4 = 1,332 V n 4 7 9 13 17 23 26 29

Voltaje 1,332 2,331 2,997 4,329 5,661 7,659 8,658 9,657

Tabla 2. Voltaje de la fuente para una n posición en el galvanómetro.

3. Preguntas a. Discuta los resultados arrojados en el numeral 4.5.2.c y explique las diferencias y / o similitudes y calcule el error absoluto de las medidas registradas. R= Debemos tener en cuenta que la medición de la corriente a plena escala tiene un margen de error , por lo tanto el cálculo de la resistencia multiplicadora tiene de igual manera un margen de error al momento de calcularse. Aun así observamos que los cálculos realizados con el voltímetro construido se acercan muchísimo a los valores que arrojaría un voltímetro. Para calcular el error de las medidas se debe hallar la incertidumbre, para este cálculo se debe tener en cuenta que el valor por especificaciones es 0,1% y por resolución es 0,0001 Error absoluto -> V = 5,33 ± 2,14 n

Voltaje

4

1,332

7

2,331

9

2,997

13

4,329

17

5,661

23

7,659

26

8,658

29

9,657

5,33

Promedio Desviación estándar

3,088114959

Incertidumbre Tipo A

1,091813514

Incertidumbre Tipo B1

0,003076122234

Incertidumbre Tipo B2 Incertidumbre Combinada Incertidumbre Expandida

0,00005773502692 1,091817849 2,139962984

Tabla 3. Cálculo de incertidumbres.

b. ¿Es posible medir con un ohmetro galvanómetro?. Sustente su respuesta.

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R= No es posible medir la resistencia interna de un galvanómetro debido a que los terminales de la resistencia interna no son accesibles a un ohmetro.

C. Explique las consecuencias de conectar un voltímetro equivocadamente en un circuito (Análisis circuital si se conecta en serie con la resistencia) para medir caídas de tensión. R= La consecuencia sería que la medición del voltímetro sería correspondiente al voltaje entregado por la fuente, y no la caída de tensión que se genera por la resistencia; por lo tanto no se obtendrá el dato que necesitamos.

d. Determine la incidencia de la resistencia interna de un voltímetro en la medida de un voltaje especificado. Si requiere medir la resistencia interna de su voltímetro, utilice un óhmetro profesional. R= Se ve reflejada en la escala de medición del multímetro, pues la resistencia multiplicadora del voltímetro construido es directamente proporcional al valor de Voltaje máximo a medir por el voltímetro.

e. Para medir la caída de potencial en los terminales de una resistencia ¿Es indiferente emplear cualquier escala de un voltímetro? ¿Es confiable esta medida? R= No es indiferente emplear cualquier escala de un voltímetro para medir la caída de potencial en los terminales de una resistencia debido a la falta de precisión que implica una escala más alta de lo necesario, y el desprecio de magnitudes altas en escalas menores a la útil. Se sobreentiende la poca confiabilidad de una medida con escala incorrecta. De esta manera se comprende que la escala apropiada para una medición sería la más baja posible sin que dicha medición supere el valor máximo del rango de la escala.

f. Explique cuál sería el valor de la resistencia interna de un voltímetro ideal y argumente su respuesta R= La resistencia ideal de un voltímetro sería infinita, debido a dos razones principales. En primera instancia se tiene que, dada la ecuación para Resistencias Multiplicadoras de la práctica de Laboratorio se tiene que esta es directamente proporcional al Voltaje máximo a medir, así que se podría realizar mediciones a voltajes de cualquier calibre comprendiendo este concepto. En adición, al reconocer que el voltímetro se conecta en paralelo con la resistencia, los cálculos para una resistencia equivalente incluyen la sumatoria de los inversos de las resistencias comprendidas por la asociación de resistencias en paralelo, de tal manera que al tender la resistencia del voltímetro a infinito, su inversa tendería a cero, impidiendo trastornos sobre la resistencia equivalente correspondientes a la resistencia

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sobre la que se medirá la caída de potencial, obteniendo así una medición de mayor precisión.

4. Referencias El informe se realizó en base al artículo: Persistencia de las ideas previas sobre potencial eléctrico, intensidad de corriente y ley de ohm en los estudiantes de segundo curso de ingeniería. http://www.scielo.org.mx/pdf/redie/v7n2/v7n2a7.pdf R. Jose, (2020). ComoFunciona. Cómo funciona un galvanómetro. Recuperado de: https://como-funciona.co/un-galvanometro/. Consultado el 9 de octubre de 2020...