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Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Formación Básica

Laboratorio de Electricidad y Magnetismo Practica No. 1 Amperímetro Integrantes:  GALDINO DAHER GUADARRAMA VALLEJO  MICHEL GUZMAN SAIMIC  MORA PEREZ FRIDA LIZBETH  ORTEGA GUTIÉRREZ TANIA  TORRES CASTILLO ALFREDO CHRISTOPHER

Grupo: 1IV24 No. de Equipo: 2

Sección: B

Nombre del Profesor: Sergio Alvarado Alvarado Fecha de Entrega: 16 – Marzo – 2016 LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

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Índice

Objetivo general Objetivos específicos Introducción teórica Diagrama de bloques Material y equipo Desarrollo experimental Cálculos teóricos y prácticos Tabla de resultados Observaciones Conclusiones Bibliografía

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Objetivo General Aplicar las leyes de los circuitos serie y paralelo para la determinación de la intensidad de corriente en circuitos dados, así como, operar y medir con un amperímetro de corriente eléctrica.

Objetivos Específicos i. ii. iii.

Determinará teóricamente la intensidad de corriente en cada elemento resistivo en circuitos serie, paralelo y mixto. Desarrollará la habilidad práctica, utilizando el Amperímetro de corriente directa en sus diferentes rangos. Aplicara las medidas de seguridad para operar el Amperímetro y la fuente de corriente eléctrica.

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Introducción Teórica

Amperímetro El amperímetro es un aparato de medida utilizado para medir la intensidad o corriente eléctrica. Es el instrumento industrial más adecuado para medir intensidades. En la imagen siguiente puedes ver dos tipos diferentes, uno fijo y el otro portátil. En el esquema de la parte de abajo de la imagen puedes ver como es el símbolo del amperímetro utilizado en los circuitos eléctricos. Como ves es muy sencillo, simplemente es un círculo con una A mayúscula en su interior.

Conexión y Medidas con el Amperímetro Los amperímetros se conectan en serie en el circuito, por lo que es atravesado por la corriente del circuito donde se haya intercalado, y lógicamente, nos la medirá. Los amperímetros portátiles tienen unas pinzas cuya misión es simplemente introducirlas por el cable del circuito por el que circula la corriente o intensidad que queremos medir. Las pinzas se abren y dejamos en su interior el cable. Ojo, como ves en la siguiente imagen solo se ponen en un cable, nunca por los dos a la vez. Recuerda, estamos midiendo en serie. Estos amperímetros también se llaman pinzas anemométricas. Estas pinzas también suelen medir tensiones. Si queremos medir con un amperímetro fijo, lógicamente nunca cortaremos el cable, simplemente desconectaremos un borne (tornillo) de un aparato o de la pila que esté conectado en el circuito. Ese borne lo conectaremos a una parte del amperímetro, y la otra parte al cable donde estaba conectado anteriormente el aparato o pila, es decir intercalado con el aparato. Ya está, lo tenemos en serie con el circuito. Una solución sencilla es conectar un borne del amperímetro a un borne de la pila y el otro al cable que estaría conectado a la pila o fuente de tensión.

Otra forma de medir intensidades es con el polímetro, pero eso lo puedes ver en este enlace: Polímetro Siempre que necesitemos hacer una medida muy exacta de la intensidad, debemos tener en LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

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cuenta que el amperímetro lleva en su interior una pequeña resistencia que puede alterar la medida exacta. Estas resistencias son muy pequeñas, entre 0,01Ω y 0,1Ω (ohmios). Al ser tan pequeñas, las alteraciones no suelen tener importancia. Los amperímetros, como cualquier aparato de medida, tienen una o varias escalas que nos dicen la máxima intensidad que pueden medir en cada una de las escalas. Si te fijas en la primera imagen de esta página, el amperímetro fijo puede medir, según su escala, como máximo 40A (amperios). Los amperímetros portátiles y los polímetros tienen varias escalas diferentes. Si no sabemos muy bien el valor de la intensidad que vamos a medir, siempre deberemos empezar a medir por la escala más alta. Si vemos que es muy grande, iremos bajando de escala hasta encontrar la más apropiada. Las mediciones en c.a. (corriente alterna) muy elevadas se hacen a través de transformadores de intensidad, que reducen a valores inferiores. Para efectuar mediciones de corrientes debilísimas se recurre a los galvanómetros o micro amperímetros, por su gran sensibilidad, siendo muy apropiados para indicadores de escala de cero central (el cero de la escala en el centro y la aguja se mueve en un sentido o en otro en función del sentido de la corriente que mide). Imagina que un amperímetro puede medir como máximo 3A, pero sabemos que la intensidad que queremos medir es mayor. ¿Qué hacemos? La solución es colocar en paralelo lo que se llama un shunt amperimétrico. Shunt Amperimétrico. Ampliación del Alcance del Instrumento. Un shunt amperimétrico es simplemente un resistencia con un valor fijo (Rs) que conectamos en paralelo con el amperímetro para poder medir intensidades mayores de las que puede medir el amperímetro. Fíjate en la imagen: Rs es el shunt, y R es la resistencia del circuito. Según las intensidades que recorrerán el circuito tenemos: I = Ia + Is Vamos a despejar la Además Vs = Va por estar en paralelo (las tensiones), o lo que es lo mismo según la ley de ohm: Rs x Is = Ra x Ia Si ahora despejamos la Is en la segundo ecuación: Is = (Ra x Ia)/Rs o lo que es lo mismo Is = (Ra/Rs) x Ia Si esto lo sustituimos en la primera ecuación tenemos: I = Ia + Ra/Rs x Ia = Ia x (1 + Ra/Rs)

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Si llamamos m al factor (1 + Ra/Rs) la ecuación final que tenemos para I es la siguiente: I = Ia x m; siendo m el poder multiplicador o constante del shunt. Si te das cuenta, ahora podemos medir intensidades hasta valores de I, en lugar de Ia que podríamos medir solo con el amperímetro. Si sabemos la constante del shunt será muy sencillo calcular hasta que intensidades podremos medir, solo tendríamos que multiplicar la Ia del amperímetro máxima, por la m del shunt. Normalmente los valores de m suelen ser 10, 100, 1000 etc. Los shunt suelen construirse con varillas o cintas de manganina, soldadas a bloques gruesos de cobre. Aquí puedes ver uno: A veces se utiliza lo que se conoce como caja de shunts, que es una caja con varios shunt y un selector que varía para poder seleccionar el shunt que queramos:

Tipos de Amperímetros Como ya dijimos al principio tenemos una primera clasificación entre Fijos y Portátiles, pero estos a su vez pueden ser digitales o analógicos. Digitales: muestran el valor numérico directamente sobre un display. Analógicos: la aguja se mueve por una escala.

Intensidad de Corriente eléctrica. La corriente eléctrica es la circulación de cargas eléctricas en un circuito eléctrico.

La intensidad de corriente eléctrica (I) es la cantidad de electricidad o carga eléctrica (Q) que circula por un ci unidad de tiempo (t). Para denominar la Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es el Amperio(A). Ejemplo: I=10A La intensidad de corriente eléctrica viene dada por la siguiente fórmula:

Dónde: I: Intensidad expresada en Amperios(A) Q: Carga eléctrica expresada en Culombios(C) LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

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t: Tiempo expresado en segundos (seg.)

Habitualmente en vez de llamarla intensidad de corriente eléctrica, se utilizan indistintamente los términos: int corriente. Clases de corriente eléctrica. Básicamente existen dos tipos de corriente eléctrica, la corriente continua y la corriente alterna. Corriente Continua (C.C. o D.C.): Circula siempre en el mismo sentido y con un valor constante. La producen dínamos, pilas, baterías, acumuladores. Las siglas D.C. vienen de Direct Current en inglés.

Corriente Alterna (C.A. o A.C.): Circula alternativamente en dos sentidos, variando al mismo tiempo su valor. La producen los generadores de C.A. Las siglas A.C. vienen de Altern Current en inglés.

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Diagrama de bloques Experimento 1

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Experimentación

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Material y equipo  Multímetro  Fuente de poder CD  Panel de conexiones  Resistencias  Juegos de cables  Puente

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Desarrollo Experimental Experimento

Circuito en Serie

Circuito en Paralelo

Circuito Mixto

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Cálculos teóricos y prácticos  Serie

I 𝑇 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 = 𝐼𝑇 = 𝐼1 = 𝐼2 = 𝐼3 =

%𝐄𝑰 =

V𝑇 𝑅𝑇

8𝑉 = 𝟏. 𝟖𝟏𝟖𝟏 𝒙 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 4400 𝛺

𝐈𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒂 − 𝐈𝒂𝒎𝒑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝐈𝒂𝒎𝒑

%E𝐼𝑡 =

1.8181 𝑥 10−3 𝐴 − 1.83 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟏. 𝟏𝟎 % 1.8181 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼1 =

1.8181 𝑥 10−3 𝐴 − 1.83 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟏. 𝟏𝟎 % 1.8181 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼2 =

1.8181 𝑥 10−3 𝐴 − 1.83 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟏. 𝟏𝟎 % 1.8181 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼3 =

1.8181 𝑥 10−3 𝐴 − 1.83 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟏. 𝟏𝟎 % 1.8181 𝑥 10−3 𝐴

 Paralelo

𝑰= 𝐼1 =

𝑽𝑻 𝐑

8V = 𝟖. 𝟎𝟐 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 1000 Ω

𝐼2 =

8V = 𝟔. 𝟔𝟔𝟔𝟔 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 1200 Ω

𝐼3 =

8V = 𝟑. 𝟔𝟑𝟔𝟑 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 2200 Ω

𝐈𝑻 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 + 𝑰𝟑 I 𝑇 = 8 ∗ 10−3 𝐴 + 6.6666 ∗ 10−3 𝐴 +

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3.6363 ∗ 10

−3

𝐴 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟑 𝑨

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%𝐄𝑰 = %E𝐼𝑡 = %E𝐼1 = %E𝐼2 =

𝐈𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒂 − 𝐈𝒂𝒎𝒑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝐈𝒂𝒎𝒑

0.0183 𝐴 − 0.01802 𝐴 ∗ 100 = 𝟎. 𝟗 % 0.0183 𝐴

8.02 𝑥 10−3 𝐴 − 8.02 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎 % 8.02 𝑥 10−3 𝐴

6.6666 𝑥 10−3 𝐴 − 6.71 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎. 𝟕𝟓 % 6.6666 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼3 =

3.63 𝑥 10−3 𝐴 − 3.63 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎 % 3.63 𝑥 10−3 𝐴

 Mixto

𝑰= 𝐼1 =

𝑽𝑻 𝐑

8V = 𝟖. 𝟎𝟐 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 1000 Ω

𝐼2 =

8V = 𝟔. 𝟔𝟔𝟔𝟔 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 1200 Ω

𝐼3 =

8V = 𝟑. 𝟔𝟑𝟔𝟑 ∗ 𝟏𝟎−𝟑 𝑨 2200 Ω

𝐈𝑻 = 𝑰𝟏 + 𝑰𝟐 + 𝑰𝟑 I 𝑇 = 8 ∗ 10−3 𝐴 + 6.6666 ∗ 10−3 𝐴 + %𝐄𝑰 =

3.6363 ∗ 10

−3

𝐴 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟑 𝑨

𝐈𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒂 − 𝐈𝒂𝒎𝒑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝐈𝒂𝒎𝒑

%E𝐼𝑡 =

4.50 𝑥 10−3 𝐴 − 4.53 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎. 𝟓𝟗 % 4.50 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼1 =

4.50 𝑥 10−3 𝐴 − 4.53 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎. 𝟓𝟗 % 4.50 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼2 =

2.91 𝑥 10−3 𝐴 − 2.93 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎. 𝟔𝟖 % 2.91 𝑥 10−3 𝐴

%E𝐼3 =

1.59 𝑥 10−3 𝐴 − 1.60 x 10−3 𝐴 ∗ 100 = 𝟎. 𝟔𝟑 % 1.59 𝑥 10−3 𝐴

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Tabla de resultados 

C–1 C–2 C–3

Tabla 1

IT x 10 -3 1.81 0.0183

4.50

Teórico Amp. I1 x I2 x 10 -3 10 -3 1.81 1.81 8.02 6.66 4.50 2.91

I3 x 10 -3 1.81 3.63 1.59

Amperímetro digital Amp. IT x I1 x I2 x I3 x 10 -3 10 -3 10 -3 10 -3 1.83 1.83 1.83 1.83 0.0181 8.02 6.71 3.63 4.53 4.53 2.93 1.60

% Error IT x 10 -3 1.10 0.90 0.59

I1 x 10 -3 1.10 0 0.59

I2 x 10 -3 1.10 0.75 0.68

I3 x 10 -3 1.10 0 0.63

Observaciones Con la realización de esta práctica se pudo observar se requiere que en los circuitos serie, paralelo y mixto, se determinen las diversas intensidades de corriente así como que se tenga una especial atención para no corromper la fuente o el multímetro puesto que en esta práctica es importante cuidar la polaridad. El amperímetro aparte de servir para la medición de la intensidad de corriente, tiene una singularidad que comparte con el voltímetro, ya que este también puede medir dos tipos de intensidad; continúa y alterna Se determina que la intensidad de corriente se presenta de diferente forma en cada tiempo de arreglo En los circuitos en serie las intensidades son iguales en cada resistencia En los circuitos en paralelo son distintas las intensidades encada resistencia y cada una de ellas es proporcional a la resistencia Mixto tiene características del serie y paralelo y para determinarlo hay que hacer el cálculo del paralelo primero para después tener un solo valor y de esta manera hacerlo en serie. La polaridad si es importante, pero no en todos los casos, ya que solo es necesario fijarse cuando la intensidad es alterna, como ejemplo está a corriente de las tomas de luz, que son a-polares. Analizando los resultados se observa el comportamiento de los distintos circuitos y se denota que los valores prácticos, así como los teóricos son valores correctos

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Conclusiones  Guadarrama vallejo galdino daher En esta práctica diría que se cumplieron los objetivos, que era la determinación de la intensidad de corriente, en los circuitos que habíamos estado manejando en las practicas pasadas yo a decir verdad nunca había medido la corriente en un circuito y con todo y que lleve telecomunicaciones en la vocacional y aunque se veiua sencillo no lo era porque hay veces que te puedes llegar a confundir con el panel de conexiones además de que para medir corriente en los circuitos hay que medirla siempre en paralelo al elemento que le vamos a medir la corriente ya que si no lo hacemos podríamos echar a perder el multímetro.  Michelle guzman saimic En esta práctica el objetivo general de ella era la utilización del amperímetro y determinar mediante cálculos teóricos la intensidad de corriente en un circuito serie, paralelo y mixto. Se determinó la intensidad de cada elemento resistivo en los diferentes circuitos los cuales dieron 1.8181*10-3 en la serie, en los paralelo fueron 8.02, 6.66 y 3.63 todos por 10-3 y en el circuito mixto fueron de 4.5034 para la primera resistencia y 2.913 en la segunda resistencia y la tercera resistencia fue de 1.589 culminando que al manejar el amperímetro debería de salir más o menos igual y al sacar los valores directos del amperímetro fueron casi tan exactas con los cálculos teóricos que el porcentaje de error no pasó del 2% concluyendo que en esta práctica se cumple todos los objetivos estipulados, lo que nos llevó a conocer el funcionamiento del amperímetro en sus diferentes rangos y en corriente directa

 Mora Pérez Frida Lizbeth En esta ocasión volvimos a hacer uso del multímetro, pero en función de amperímetro, ya que, como sabemos, este tiene varias funciones. En esta práctica antes de la experimentación teníamos que calcular la intensidad de corriente de cada uno de los circuitos en serie, paralelo y mixto, el cual era uno de los objetivos principales de la práctica. Para poder realizar los cálculos previos se nos dio como dato 8 volts, y ya con la fuente de poder CD le pudimos suministrar. En esta práctica, la intensidad de corriente es la carga eléctrica que pasa por unidad de tiempo a través de la sección de un alambre metálico en donde esta fluye. En las prácticas anteriores, para la experimentación habíamos colocado el multímetro en paralelo, tanto para calcular voltaje como para resistencia, pero esta vez lo utilizamos en serie, ya que si lo conectábamos en paralelo se podía quemar. Al experimentar obtuvimos la intensidad total de cada circuito y de cada elemento resistivo. El porcentaje de error que obtuvimos en todos los circuitos fue menor a 1%

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 Ortega Gutiérrez Tania En base a los resultados obtenidos en la experimentación se puede concluir que el circuito paralelo presenta mayor intensidad total con 0.01811 A mientras que el menor intensidad total es el circuito mixto con 0.0059 A. Por otra parte que el porcentaje de error obtenido fue mayor en el circuito serie con un valor de 1.10% y el menor fue el paralelo con unos porcentajes variados pero el mayor fue de 0.9 % en la Intensidad total y en el mixto se obtuvieron muy variados porcentajes obteniendo valores de 0.59% para la intensidad total y la intensidad 1, 0.68% (intensidad 2) y 0.63% (intensidad 3). Por último se concluye que se aplicaron las leyes de los circuitos serie y paralelo para la determinación de la intensidad de corriente en circuitos dados, así como, operar y medir con un amperímetro de corriente eléctrica.

 Torres Castillo Alfredo Christopher En esta práctica se observó que la intensidad de corriente puede ser dada por dos métodos, ya sea por el uso del amperímetro o a base de una expresión matemática, está expresión matemática es la ley de ohm y se calculó la intensidad de corriente de tres resistores con diferentes circuitos en el primer circuito (serie) se obtuvo que todas las resistencias valían 1.81x10-3, en el segundo circuito (paralelo) se obtuvo 8.02A, 6.66A y 3.63A obviamente todos en términos de “x10-3” lo cual en intensidad total fue de 18.3x10-3.A En el último circuito (mixto) se obtuvo 4.5034 A en la primer intensidad o sea el primer resistor, en la segunda intensidad fue 2.913 A y en la última intensidad fue de 1.589 A lo que da como un total de 4.5034 A. Ya con estos cálculos, se prosiguió a sacar los cálculos prácticos usando el amperímetro en modo de corriente directa lo cual en el primer circuito (serie) 1.83x10-3 A, lo cual conlleva a un 1.194% de error con el primer cálculo, en el segundo circuito (paralelo) se obtuvo por resultado 8, 6.71 y 3.63 Ampers, se analizó con los segundos cálculos teóricos y los porcentajes de error fueron 0, 0.75 y 0 % casi nulo y en la sumatoria de estos en el practico fue de 18.11 A, comparándolo con el teórico su porcentaje de error es de 0.98%. Para el último circuito (mixto) sus resultados obtenidos fueron 4.53, 2.93 y 1.60 ampers, también se analizó estos resultados con los terceros resultados teóricos y sus porcentaje de error son 0.59% para el primer y segundo resistores y 0.68% para el tercero, ya en la suma del circuito en la parte práctica fue de 4.53 A comparándolo con el teórico el porcentaje de error es de 0.59% Esto lleva a concluir que en dicha práctica se cumple el objetivo de demostrar que hay dos métodos para calcular la intensidad de corriente, ya sea por amperímetro o por expresión matemática

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Bibliografía 

Física Vol.2, Marcelo Alonso, Edward J. Finn, Edit. Fondo Educt. Interamericano, SA, Ed. 1998, México

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Física, Tomo 2, Raymond A. Serway, Ed. McGraw Hill, Tercera edición, 1998. México

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Fundamentos de Electricidad, Howard H. Gerrish, Ed. Limusa, Edición 1980, México

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Física Universitaria, Francis W Sears, Mark W. Zemansky, Ed. SITESA, Sexta Edición, México.

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