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• Alan Rodrigo Morales

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Universidad tecnológica de Panamá Facultad de Ingeniería eléctrica- Ingeniería Electromecánica

Laboratorio Nº3: Mediciones de Voltaje Corriente y Resistencia Eléctrica José Abdiel Arauz, Alan Morales, Aurelio Jurado, Milagros Gonzáles Objetivos:   

Identificar los elementos y funciones del multímetro digital. Utilizar el multímetro digital para mediciones de corrientes. voltaje y resistencia. Establecer las relaciones de proporcionalidad entre resistencia. voltaje y corriente

Materiales y Equipo: 1. 2. 3. 4. 5.

Batería de 6V. Multímetro digital Cables, tablero de conexiones. Fuente de alimentación. Resistencias (7) de varios tamaños.

Descripción teórica: 1. El multímetro digital (voltímetro. óhmetro y amperímetro digital) es un aparato sensible que se utiliza para medir los efectos que se producen cuando se activa un circuito eléctrico. Tal instrumento tiene escalas múltiples, las cuales se seleccionan por medio de un interruptor rotatorio. Para circuitos de corrientes continuas. los parámetros: voltaje y corriente están especificados en escalas DOV y DCA respectivamente; mientras que para circuitos de corriente alterna los parámetros se especifican en escalas ACV y ACA respectivamente. Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester es un instrumento electrónico (figura n.°1.) de medida que combina varias funciones en una sola unidad. Las más comunes son las de voltímetro. amperímetro y óhmetro. Los medidores digitales (abreviado DVM) indican la cantidad medida por medio de un registro numérico luminoso en vez de la aguja y la escala utilizada en los medidores análogos.

Análisis indagatorio

1. ¿Qué ventajas puede tener utilizar un multímetro digital en lugar de uno análogo? R/ -No requieren gran sofisticación. -Presentan con facilidad las variaciones cualitativas de los parámetros para visualizar rápidamente si el valor aumenta o disminuye. -Es sencillo adaptarlos a diferentes tipos de escalas no lineales. 2. ¿Qué precauciones se deben tener en cuenta para medir corriente eléctrica? R/ Se debe usar lentes de seguridad y guantes, verificar que instrumento de medición esté en la función (Voltios o amperios) y escala correcta. Verificar que el instrumento de medición y sus cables estén en buenas condiciones. 2. ¿Cuál es la función principal de un fusible en un circuito eléctrico? R/ Un fusible funciona como un protector de un circuito al crear una condición de un circuito abierto cuando se presenta un exceso de corriente eléctrica. 2. El multímetro digital utilizando como óhmetro. Código de colores para resistencias

Los fabricantes han ideado un código de colores para resistencia de bajas potencias; dicho valor se indica por medio de 4 bandas coloreadas como se muestra en la figura nº2.

La escritura tiene el siguiente formato: R : ab x 10c ± d% Los literales a y b corresponden a las primeras dos bandas (a partir de la banda más próxima a un extremo); c es la tercera banda que representa el multiplicador de potencia de diez. La cuarta banda d es llamada tolerancia y representa el error porcentual de fabricación del resistor, la ausencia de esta banda indica ±20% (sin color), una banda plateada representa: ±10%. una banda dorada representa ±5%. Esta lectura de acuerdo d código de oolores (ver tabla n.°1) es conocido como valor nominal. Por ejemplo, las bandas correspondientes a un resistor dado tienen el siguiente orden y color rojo, amarillo, verde y plateado, se quiere determinar el valor nominal del resistor. De acuerdo con la tabla n.º1 de código de colores tenemos: R=24x105 ±10% = (2400±240)kΩ El valor más probable de la resistencia tiene un valor medio de 2400 kΩ y tiene un rango de 2160 kΩ ≤ R ≤ 2640 kΩ , lo que significa que si medimos el valor de R estará por lo general dentro del rango mencionado. Cuando el

valor medido, no está dentro del rango nominal significa que el resistor ha cumplido su periodo de funcionamiento como todo mecanismo. Tabla nº1 Código de colores. Tabla Nº1 Resistencia (Ohm) 1K 1.5K 2K 2.2K 3K 3.3K 5K

Código 1.0∗ 101 1.5∗ 102 2.0∗ 101 2.2∗ 102 3.0∗ 102 3.3∗ 102 5.0∗ 101

Tolerancia 1% 5% 1% 5% 5% 5% 1%

Resistencia Calculada 0.98 1.47 1.98 2.15 2.96 3.19 5.08

Otro ejemplo se muestra en la figura nº3, donde se muestran dos resistores; uno de cuatro bandas y otro de cinco bandas de colores. Primeramente, se empieza por la banda que está más alejada del extremo del resistor y la última banda de color es aquella que está más cercana al extremo del resistor (ver figure nº3). Para el resistor de 4 bandas: R= 47x102±5%: 4.7 kΩ 5%. Para el resistor de 5 bandas: R= 560 x102±1% = 56 kΩ ±1%

1. Enciende el multímetro digital.  Verifique la continuidad de los alambres usando el emisor de sonido del multímetro de forma individual.  Coloque el selector en la escala de ohmios de mayor rango.  Selecciones 7 resistencias fijas de cerámica para verificar sus valores teóricos y experimentales. Coloque una resistencia entre los terminales y mida el valor.  Para la lectura de una resistencia, por ejemplo, en el rango 2 K , si en la pantalla aparece 1.74 significa que su valor correcto es 1.74 KΩ atendiendo al múltiplo como factor de lectura.  Complete la tabla n92 para comparar valor nominal y medido. Tabla nº2

Teórico Experimental

R1 1K 0.98

R2 1.5K 1.47

Tabla Nº2 R3 R4 2K 2.2K 1.98 2.15

R5 3K 2.96

R6 3.3K 3.19

R7 5K 5.08

2. Conecte R1 y R2 en serie ( un solo contacto entre resistores) y complete la tabla nº3 (en el valor calculado utilice los valores medidos de cada resistencia). Tabla nº3 Tabla Nº3 R1 + R2 1.0+1.5

Medido 2.46

Calculado 2.5

Utilizando el valor medio medido y calculado, determine el porcentaje de error y justifique las posibles causas. 3. Conecte R1 y R2 en paralelo y complete la tabla nº4 (en el valor calculado utilice los valores medidos de cada resistencia). Tabla nº4 𝑹𝟏 ∗ 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 1.0 ∗ 1.5 1 + 1.5

Tabla Nº4 Medido

Calculado

0.59

0.6

4. Utilizando el valor medido y calculado, determine el porcentaje de error y justifique las posibles causas. b. El multímetro digital utilizado como voltímetro. 1) Conecte los terminales: el cable negro en el orificio “com” , y el rojo (terminal positivo) en el orificio V/Ω. 2) Ponga el selector rotativo en la escala más alta de voltaje de corriente directa. 3) Conecte una batería de 6V entre los terminales, colocando la punta del terminal negro en el cátodo(negativo). Anote su lectura. 0.09 4) Cambie el selector a la escala inmediatamente inferior y anote su lectura.0.93 5) Y si ahora cambia a la siguiente escala inferior, ¿Cuál es su lectura?9.35 6) ¿Qué observa? ¿Cuál es el mejor rango de lectura? El rango de lectura cambio, 20 7) ¿Qué sucede cuando cambia el selector a la escala más pequeña?1 8) Intercambie las puntas en los contactos de la batería y anote que sucede. -9.30 9) Con la ayuda del profesor, encienda la fuente regulada de voltaje y ajuste a 10 V. 10) Mida el voltaje de la fuente con el voltímetro y ajuste a 10V si es necesario. 11) Arme el circuito nº1

12) Ajuste la fuente, rectifique con el voltímetro y complete la tabla nº5. Tabla nº5

Tabla Nº5 Escala 20 20 20 200

Voltaje de la fuente 5.5V 12.5V 15.8V 20.0V

Voltaje R1 5.41V 12.43 15.76V 19.90V

13) Con la ayuda del profesor, conecte el circuito nº2 con la fuente ajustada 5.0V.

14) Anote la lectura de los voltajes en cada resistor: V1=1.09 ; V2=1.65 ; V3=2.19 15) Compruebe que se cumple la condición: VT= ∑Vi; donde VT es el voltaje de la fuente y Vi; son los voltajes de cada resistor. b. El multímetro digital utilizado como amperímetro 1) Conecte los terminales; el negro en el orificio “com” y el rojo (positivo) en el orificio A. 2) Ponga el selector rotativo en a mayor escala (por ejemplo: 20A). 3) Arme el circuito nº3(con cualquier resistor mayor a 1.0kΩ).

4) Ajuste la fuente según la tabla nº6 ; midiendo con el voltímetro y complete la tabla nº6 usando el circuito nº3. Tabla nº6 Voltaje de la fuente 5.5V 12.5V 15.8V 20.0V

Escala 20 20 20 200

Tabla Nº6 Corriente en mA 2.6 6.1 7.7 9.8

5) De acuerdo con los resultados. ¿Qué concluye?

Voltaje R 5.56 12.42 15.89 19.9

-El voltaje es directamente proporcional con la corriente y la resistencia, ya que según se aumenta el voltaje , aumenta la corriente y el Voltaje R 6) Con el mismo circuito nº3, fije la fuente a 10V , luego adicione la resistencia R2 (mayor que 1 kΩ) , y forme el circuito nº4.

7) La lectura en el amperímetro AM1 es:02.3 8) Adicione otra resistencia, de valor arbitrario (preferible mayor que 1 kΩ), al circuito nº4 , manteniendo el voltaje de la fuente a 10 V para formar el circuito nº5.

9) El valor de la corriente según el amperímetro es: 01.3(0.6) 10) Explique por qué la corriente del circuito nº5 es menor que la medida en el circuito nº4. -Debido a que hay mayor resistencias conectadas (en serie) en este circuito. Recomendaciones : recomendamos llevar un control de cuáles son las resistencias que se usan para llevar un mejor control, como a la hora de trabajar con la fuente de energía tener un mayor cuidado ya que se podría dañar el multímetro o que los resultados salgan erróneos a la vez se hay que tener cuidado con la carga límite que se medirá con en el multímetro Ya que si n el multímetro se pone 20 k ohm y si el sistema llevara ese tipo de voltaje este podría salir erróneo Conclusiones Durante la experiencia de laboratorio logramos conocer la manipulación correcta y las funciones básicas de un multímetro, en nuestro caso, digital el cual es mucho más fácil y exacto de manejar si lo comparamos con uno analógico. Para este laboratorio utilizamos el multímetro como Óhmetro para conocer el valor de varias resistencias las cuales previamente habíamos leído su valor con la ayuda de la tabla de códigos de color para resistores, durante nuestros resultados pudimos observar que los valores muchas veces no eran iguales a los que decía el código, pero eran cercanos y esto nos indicaba la tolerancia de los resistores. Llegamos a utilizar el multímetro como voltímetro en donde con la ayuda de una batería(9v), un protoboard y los resistores armamos un circuito para luego medir el voltaje total del mismo, a este circuito se le varió la cantidad de resistores y medimos sus valores. Además, lo utilizamos también como amperímetro para conocer la intensidad de corriente eléctrica del circuito en donde como en el caso anterior también variamos la cantidad de resistores en el circuito. Algo que debimos tomar muy en cuenta es que es muy importante conocer cómo conectar el multímetro en el circuito, si queríamos medir voltaje era necesario conectarlo en paralelo, pero si queríamos medir corriente eléctrica, debíamos conectarlo la serie con la carga, esto era necesario para evitar daños en el aparato o medidas erróneas.

Ilustraciones de la Experiencia.

1)

2) Glosario Voltaje: La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.

Corriente: La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades Se expresa en C/s (culombios sobre segundo),unidad que se denomina amperio.

Multímetro: Un multímetro, también denominado polímetro, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corriente y potenciales ( o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

Referencia bibliográfica 1. Guía de Laboratorio de Física II. Edición 2011. Manuel Fuentes, Armando Tuñón, etc. 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro 3. http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad) 4. http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica 5. http://www.circuitoselectronicos.org/2007/11/el-multmetro- digital-tester- digitalo_10.html 6. http://es.wikipedia.org/wiki/Mult%C3%ADmetro