• Author / Uploaded
• Diego Carvajal

Citation preview

Universidad de Santiago de Chile Facultad de Ciencia Departamento de Física

Experimento 1: Instrumentos Eléctricos Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Resumen: En esta experiencia, utilizamos instrumentación del laboratorio para conocer el funcionamiento y las características de algunas herramientas que emplearemos durante el semestre. Particularmente se trabajó con un tester que reúne la medición de 3 variables: Diferencia de potencial, corriente eléctrica y resistencia eléctrica.

1. Objetivos - Uso de instrumentos capaces de medir variables eléctricas tales como: la diferencia de potencial, resistencia eléctrica o intensidad de corriente eléctrica. - Conocer y comprender las características generales y el funcionamiento de los instrumentos de laboratorio.

2. Antecedentes Teóricos Dentro del proceso experimental los instrumentos de medición eléctricos adquieren gran importancia, pues nos permiten realizar mediciones de las variables con las que estamos trabajando. Dentro de los instrumentos más comunes se encuentra el Multímetro o Tester que realiza mediciones de 3 variables: Diferencia de Potencial o Voltaje que se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas¹, el cual se mide con un voltímetro y cuya unidad de medida es el volt (v); la Corriente Eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material y se debe al movimiento de los electrones en el interior éste², se mide con un Amperímetro y su unidad de medida es el Ampère (A) y la Resistencia Eléctrica que corresponde a una medida de su oposición al paso de corriente³, se mide con un Ohmetro y su unidad de medida es el Ohm (Ω).

Cada instrumento posee características propias como exactitud que es el mayor error posible que se puede dar dentro de las condiciones de funcionamiento especificadas o Resolución que se refiere a la menor cantidad que se puede medir con el instrumento⁴.

3. Materiales e Instrumentos Utilizados a) Fuente continua (CC) b) Tester digital. c) Resistencia variable (caja negra). d) Reóstato

Imagen 1. Fuente Continua

Imagen 2. Tester Digital

Imagen 3. Reóstato

4. Diseño Experimental En esta sesión de laboratorio se llevaron a cabo 3 actividades con la finalidad de conocer el funcionamiento de diversos instrumentos eléctricos, en particular, se utilizó un tester y una fuente continua C.C para la medición de 3 variables: Diferencia de potencial (con un voltímetro o el tester), corriente eléctrica (con un amperímetro) y resistencia eléctrica (con un ohmetro). Para trabajar con el Ohmetro éste se conectó en paralelo al elemento resistivo a medir (reóstato). El cable rojo (positivo) se conectó a “VΩF” y el cable negro (negativo) se conectó a “COM”, tal como se muestra en la Imagen 4. Imagen 4. Diseño Experimental. Tester conectado en paralelo al reóstato.

5. Desarrollo Experimental a) Medición de resistencia Eléctrica: Se conectó el Ohmetro en paralelo al elemento resistivo a medir (reóstato) como se muestra en la Imagen 5. Luego se midió la resistencia del reóstato para distintas posiciones del cursor.

Imagen 5. Diagrama del circuito, Actividad 1: Circuito simple (con una resistencia eléctrica) con el Ohmetro conectado al elemento resistivo.

Se nos pide, a partir de los datos obtenidos, graficar “Resistencia vs Largo” y obtener la relación funcional entre ambas variables. Tabla de Datos 1: Longitud (cm)

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

Resistencia (Ω)

1,2

2,1

2,6

3,5

4,2

Gráfico 1: “Resistencia vs Longitud”

b)Medición de voltaje con tester: Inicialmente se conectó el voltímetro en paralelo al elemento eléctrico objeto de la medición (reóstato) en conjunto con la Fuente Continua, pero por dificultades técnicas no se consiguió hacer mediciones de Resistencia y Voltaje al mismo tiempo. Se conectó el reóstato a una Fuente Continua C.C. Luego se midió el voltaje para las mismas posiciones del cursor de la Actividad 1.

Imagen 6. Diagrama del circuito, Actividad 2: Circuito simple (una batería y una resistencia eléctrica) con un voltímetro conectado al elemento resistivo.

Se nos pide, a partir de los datos obtenidos, graficar “Voltaje vs Resistencia” y obtener la relación funcional entre ambas variables. Además debemos graficar “Voltaje vs Largo”. Tabla de Datos 2: Voltaje (v)

2,04 4,10 6,28 8,52 10,74

Longitud (cm)

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

Resistencia (Ω)

1,2

2,1

2,6

3,5

4,2

Gráfico 2: Voltaje vs Resistencia

Tabla de Datos 3: Voltaje (v)

2,70

6,20

9,20

12,50

16,10

Longitud (cm)

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

Gráfico 3: “Voltaje vs Longitud”

c) Medición de voltaje y corriente eléctrica. Para una resistencia constante, se armó el circuito de la Imagen 7 y se trabajó variando el voltaje suministrado por la fuente Continua. Imagen 7. Diagrama del circuito, Actividad 3: Circuito simple (una batería y una resistencia eléctrica) con un voltímetro conectado al elemento resistivo y un amperímetro.

Se nos pide, a partir de los datos obtenidos, encontrar la relación entre el voltaje y la corriente eléctrica.

Tabla de Datos 4: Voltaje (v)

3,0

6,1

9,5

12,3

15,5

Intensidad (A)

1,05

2,09

3,5

4,3

5,52

6. Conclusiones A partir de los experimentos realizados y datos obtenidos podemos concluir: a) La resistencia eléctrica depende de la longitud de ésta, estableciéndose una relación de proporcionalidad directa. Más aún, la resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (L), de su sección (s) y del material con el que está fabricado (p), mediante la siguiente expresión:

Manteniendo constantes el material con el que está fabricado y su sección, debido a la relación de proporcionalidad directa, se tiene que a mayor Longitud, mayor es la resistencia eléctrica. b) Al mantener la Intensidad de Corriente constante, se establece una relación de proporcionalidad directa entre el Voltaje y la Resistencia Eléctrica, es decir, mientras mayor sea el Voltaje, mayor será la Resistencia del circuito. Nuestros resultados están de acuerdo a la “Ley de Ohm” que establece una relación entre Intensidad de Corriente, voltaje y resistencia.

c) Al mantener la resistencia constante, se establece una relación de proporcionalidad directa entre la Intensidad de Corriente y el Voltaje, es decir, a mayor intensidad de corriente, mayor es el voltaje del circuito. Además, de la Ley de Ohm se desprende que, para voltaje constante, la relación entre Intensidad de Corriente y Resistencia es inversamente proporcional, a mayor intensidad de corriente, menor será la resistencia del circuito. d) Es importante conocer el funcionamiento y las características de los instrumentos de laboratorio con los que trabajaremos, ya que esto nos permite utilizarlos de manera adecuada y obtener resultados correctos.

7. Referencias [1] http://es.wikipedia.org/wiki/ Tensión_(electricidad) [2] http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_eléctrica [3] http://es.wikipedia.org/wiki/ Resistencia_eléctrica [4] Guía de Laboratorio 1, Electromagnetismo.