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• Luis Vargas

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Politécnico de la Costa Atlántica Laboratorio de Física Eléctrica Guía # 1. Manejo de instrumentos

Objetivos Manejar los equipos e instrumentos de medición de magnitudes eléctricas básicas. Equipo (Materiales) ● Multímetro. ● Resistencias Eléctricas. ● Fuente de Voltaje. ●

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuitconstruction-kit-dc_es.html

Aspectos conceptuales I) Multímetro En casi todas las experiencias de electricidad, se involucran medidas de voltajes y corrientes eléctricas. Por esta razón, es importante familiarizarse con los instrumentos que permiten medir magnitudes eléctricas. Estos instrumentos son: a) Voltímetro: Mide diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito. b) Óhmetro: Mide la resistencia eléctrica de los componentes del circuito eléctrico. c) Amperímetro: Mide la corriente eléctrica que fluye por un circuito eléctrico. El equipo que conjuga estos tres instrumentos (y otras magnitudes eléctricas) recibe el nombre de Multímetro. Este dispositivo es uno de los instrumentos más usado en el laboratorio de campos. Este instrumento sirve para medir varias magnitudes eléctricas usando una manija que selecciona la función deseada, como se ilustra en la figura 1. El multímetro tiene tres entradas en la parte inferior del panel. La entrada del centro llamada COM, es una entrada común a todas las funciones del instrumento, por lo cual siempre es usada. La entrada de la derecha del COM, marcada con las letras V y Ω, es usada para medir voltaje, resistencia entre otras. La entrada de la izquierda del COM, marcada con la letra A, es usada para medir corriente eléctrica. Para usar el multímetro en modo de voltaje o amperímetro se debe tener en cuenta que se puede escoger dos opciones en el régimen de corriente alterna (AC) o en el de corrientes directas (DC), por lo tanto en el panel del multímetro tenemos que las opciones ̃ ) son para AC y las opciones 𝑉̅ y 𝐴̅ son para DC. (𝑉̃ y 𝑨 .

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Figura 1. Multímetro Fluke 115. Para mayor conocimiento del uso de este instrumento ver manual [3]. El procedimiento más seguro para medir voltaje o corriente, es escoger una escala de máximo voltaje o de máxima corriente. El multímetro en modo de amperímetro debe ser conectado en serie con el circuito. Nunca conecte un amperímetro en paralelo con cualquier fuente de voltaje o corriente (ver figura 2). Cuando se use el multímetro en modo de ohmímetro, la medida no debe ser realizada con la fuente de voltaje encendida. Además se debe tener cuidado que los dedos no toquen los terminales durante la medida, ya que la conducción eléctrica a través de la piel puede alterar la medida de resistencias de valores altos.

Figura 2. Ejemplos de un voltímetros (V), un amperímetros (A) y un ohmímetro (Ω) conectados correctamente (✓) e incorrectamente (X) en un circuito compuesto por una resistencia (R) y una fuente de voltaje.

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II) Resistencias- Código de colores. Una resistencia es un elemento del circuito que produce una oposición al paso de corriente eléctrica. Existen resistencias comerciales con diversos valores y poder de disipación. Las especificaciones dadas por los fabricantes son usualmente denominados valores teóricos. Los valores teóricos de algunas resistencias comerciales son marcadas con bandas coloridas, de acuerdo con el código ilustrado en la figura 3. Para leer el código de colores de las resistencias se asocian los números respectivos a los colores que aparecen en las bandas. Las dos primeras bandas representan los dos dígitos significativos del valor de la resistencia. La tercera banda da el factor multiplicativo, en potencia de diez. Por ejemplo, si las dos primeras bandas son , respectivamente, azul (6) y rojo (2) se lee 62 y si la tercera banda es verde el factor multiplicativo es 105 . Se multiplica entonces 62 por 100000 y se obtiene el valor teórico de la resistencia 620000Ω o 0.62 MΩ, donde Ω es el símbolo de la unidad de medida de la resistencia y se lee Ohmios. La cuarta banda corresponde a la precisión con que el fabricante garantiza el valor teórico, denominada tolerancia que en el ejemplo es dorado corresponde al 5%.

Figura 3. Código de bandas para la lectura del valor teórico de las resistencias eléctricas.

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Procedimiento 1. Determine el valor de la resistencia eléctrica de por lo menos cuatro resistencias, usando el código de colores y registre los datos en la tabla 1.

R1

R2

R4

R3

Figura 4 – Foto de diferentes resistencias.

Tabla 1. Resistencias medidas con Código de Colores. Resistencia

1 Color

2 Color

3 Color

4 Color

Valor de la Resistencia Teórica (Ω)

R1 R2 R3 R4 2. Realice el montaje que aparece en la figura 2a. Utilizando el aplicativo https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc/latest/circuit-construction-kitdc_es.html. Fijando la fuente de voltaje en 9V y usando una resistencia de R = 100Ω., seguido

coloque los terminales del voltímetro en cada uno de los extremos de las resistencias, de tal modo que el positivo del voltímetro coincida con el positivo de la fuente, y el negativo del voltímetro coincida con el negativo de la fuente Figura 5.

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3. Mida la corriente con el amperímetro (ver figura 2c), desconecte uno de los caimanes que van a la resistencia y coloque uno de los extremos del amperímetro al caimán desconectado y el otro extremo a la resistencia desconectada Figura 5.

Figura 5. Circuito con las resistencias. 4. Tabula los datos obtenidos en la tabla 2. 5. Realice nuevamente los ítem 3 y 4 usando varias escalas en la fuente de voltaje (5v, 6v,7v y 8v) y tabule en la tabla 3 Tabla 2. Datos tomados en la Práctica Voltaje (V)

Resistencia (Ω)

Corriente (A)

Potencia (W)

Preguntas de Análisis 1. ¿Los valores encontrados usando el código de colores y los medidos con el circuito están dentro del intervalo de tolerancia de cada resistencia? Laboratorio de Física Eléctrica5 | 6

2. Calcule el error porcentual de las medidas obtenidas en la experiencia mediante la ecuación 3. ¿Qué puede concluir de acuerdo a su cálculo? E𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑜 % =

| 𝑉 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 −𝑉 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙 | 𝑉𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

× 100

(1)

4. A partir de los datos de Resistencia, Corriente y Voltaje tomados, compare el valor de la corriente calculada a partir de la Ley de Ohm 𝑉 = 𝐼𝑅 5. ¿Los valores de corriente obtenidos en el ítem 2 son los que esperaba? 6. De los valores de voltaje y corriente que ¿puede concluir? Referencias [1] Sears, Zemansky, Young, Freedman, Física universitaria con física moderna, vol. 2, decimosegunda edición, Pearson educación, México. [2] Raymond A. Serway, Jhon W. Jewett, Jr, Física para ciencias e ingenierías, vol. 2, séptima edición, Thomson. [3] Fluke corporation, Manual de uso, publicado en; http://assets.fluke.com/manuals/114_____umspa0100.pdf [4] Laboratório Fisica III: Livro de práticas, São Carlos: Instituto de Física de São Carlos, 2013.

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