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• Javi Alvez

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA ESIME ZACATENCO

PRÁCTICA 3 CONEXIÓN Y LECTURA DE MULTÍMETROS, EN FUNCIÓN DE VÓLTMETROS, AMPÉRMETROS Y ÓHMETROS. REGLAS DE LA DIVISIÓN DE TENSIÓN Y LA DIVISIÓN DE CORRIENTE

LABORATORIO DE ANALISIS NUMERICO

GONZÁLEZ PÉREZ JOSE MIGUEL 2014080594 CAL.__________ ALVARES SALINAS JAVIER

2011250004

CAL.____________

ROSAS FLORES EDUARDO TOMAS 2014071416 CAL._________

GRUPO: 4EV4 EQUIPO:1 SECCIÓN: B FECHA DE REALIZACIÓN: 5 DE MARZO DE 2018 FECHA DE ENTREGA:12 DE MARZO DE 2018

PROFESORES THOMAS IGNACIO ASIAN OLIVAREZ CARLOS ENRIQUE GUERRERO IBARRA JOEL FLORES MARTINES

1

Contenido 1.0 Objetivos ....................................................................................................................................... 3 2.0 Consideraciones teóricas .............................................................................................................. 3 2.1 Resistencia..................................................................................................................................... 3 2.2 Código de Colores de los Resistores.............................................................................................. 5 2.3 Medición de Resistencias con Multímetro, en su Función de Óhmetro ....................................... 7 2.4 Diferencia de Potencial ó Caída de Tensión Eléctrica ................................................................... 8 2.5 Medición de Tensiones con Multímetro, en su Función de Vóltmetro ........................................ 8 2.6 Corriente Eléctrica ....................................................................................................................... 10 2.7Medición de Corrientes con Multímetro, en su Función de Ampérmetro .................................. 10 2.8 Análisis de la exactitud de los Multímetros, en sus Funciones de Vóltmetros y Ampérmetros de Corriente Directa ............................................................................................................................... 11 2.9 Regla Divisora de Tensión .......................................................................................................... 12 2.10 Regla Divisora de Corriente ....................................................................................................... 13 3.0 Aparatos y Accesorios Empleado de la practica.......................................................................... 14 3.1Procedimiento .............................................................................................................................. 14 3.2 Cálculos y Mediciones ................................................................................................................... 14 4.0 Conclusiones................................................................................................................................ 24 5.0 Bibliografía .................................................................................................................................. 25

2

1.0 Objetivos  Familiarizarse con el empleo de los multímetros analógicos y digitales, principalmente con sus funciones básicas como son las mediciones de resistencias (Óhmetro), medición de tensión (Vóltmetro) y medición de corriente (Ampérmetro) en corriente directa.  Observar las características de exactitud de los multímetros.

 Determinar analíticamente y confirmar experimentalmente los efectos de carga de los Vóltmetros y los Ampérmetros.  Comprobar experimentalmente la Regla del Divisor de Tensión.

 Comprobar experimentalmente la Regla del Divisor de Corriente.

2.0 Consideraciones teóricas 2.1 Resistencia “La resistencia es el elemento pasivo más simple, así que la explicación comienza considerando el trabajo de un humilde físico alemán, Georg Simon Ohm, quien en 1827 publicó un folleto en el que describía los resultados de uno de los primeros intentos para medir corrientes y tensiones, y para describirlos y relacionarlos en forma matemática. Uno de los resultados fue el planteamiento de una relación fundamental llamada ahora ley de Ohm, a pesar de que se ha demostrado que este resultado lo descubrió Henry Cavendish, un brillante semiermitaño, 46 años antes en Inglaterra. La ley de Ohm establece que la tensión entre los extremos de materiales conductores es directamente proporcional a la corriente que fluye a través del material, o:

v  Ri [1]

donde la constante de proporcionalidad R recibe el nombre de resistencia. La unidad de resistencia es el ohm, que corresponde a 1 V/A y suele abreviarse mediante una omega mayúscula,  . Cuando esta ecuación se grafica sobre los ejes i en función de v, el resultado es una recta que pasa por el origen (fig. 2.23). La ecuación [1] es una ecuación lineal; además, la consideramos como la definición de una resistencia lineal. La resistencia se suele 3

considerar como una cantidad positiva, si bien es posible simular resistencias negativas con circuitos especiales. De nuevo, debe subrayarse que la resistencia lineal es un elemento de circuito idealizado; constituye sólo un modelo matemático de un dispositivo físico real. Las “resistencias” se compran o fabrican con facilidad; sin embargo, se determinó de inmediato que las razones tensión-corriente de estos dispositivos físicos son más o menos razonablemente constantes sólo dentro de ciertos intervalos de corriente, tensión o potencia, y que dependen también de la temperatura y de otros factores ambientales. Es común referirse a una resistencia lineal en forma simple mediante el término resistencia; cualquier resistencia que sea no lineal siempre se describirá como tal. Las resistencias no lineales no necesariamente se consideran elementos indeseables. Si bien es cierto que su presencia complica un análisis, el desempeño del dispositivo quizá dependa o forme parte de la mejora de la no linealidad. Por ejemplo, los fusibles para la protección contra sobrecorrientes y los diodos Zener para regular la tensión son de naturaleza no muy lineal, lo cual se aprovecha cuando se usan en el diseño de circuitos.”[1]i “Un resistor es un dispositivo o componente eléctrico diseñado explícitamente para que presente cierta magnitud de resistencia expresada en ohms. Más aún, debe operar en forma confiable en su ambiente incluyendo intensidad de campo eléctrico, temperatura, humedad, radiación y otros efectos. Algunos resistores son especialmente diseñados para convertir energía eléctrica en térmica; otros se usan en circuitos de control, en donde modifican la energía y señales eléctricas para lograr efectos deseados. Como ejemplo pueden citarse los resistores para el arranque de motores, los usados en amplificadores electrónicos para controlar la ganancia total y otras características de los amplificadores. La figura 2.24 muestra varios tipos de resistencia diferentes, así como el símbolo de circuito más utilizado para designarlas. De acuerdo con las convenciones de tensión, corriente y potencia ya adoptadas, el producto de v e i da como resultado la potencia que absorbe la 4

resistencia. Esto es, v e i se eligen para satisfacer la convención de signos pasiva. La potencia absorbida aparece físicamente como calor y/o luz y siempre es positiva; una resistencia (positiva) es un elemento pasivo que no puede entregar potencia o almacenar energía. Una variante de expresiones de la potencia absorbida es:

p  vi  i 2 R  v 2 / R

[2]

2.2 Código de Colores de los Resistores Los resistores / resistencias son fabricados en una gran variedad de formas y tamaños. Resistencia eléctrica En las más de tamaño más grande, el valor del resistor se imprime directamente en el cuerpo del mismo, pero en los más pequeños no es posible. Para poder obtener con facilidad el valor de la resistencia / resistor se utiliza el código de colores.

5

Sobre estos resistores se pintan unas bandas de colores. Cada color representa un número que se utiliza para obtener el valor final del resistor. – Las dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor del resistor. – La tercera banda indica cuantos ceros hay que aumentarle al valor anterior para obtener el valor final de la resistor. – La cuarta banda nos indica la tolerancia y si hay quinta banda, ésta nos indica su confiabilidad. Ejemplo: Si un resistor tiene las siguiente bandas de colores:

Ejemplo de uso del código de colores

– El resistor tiene un valor de 2400,000 Ohmios +/- 5 % – El valor máximo de este resistor es: 25200,000 Ω – El valor mínimo de este resistor es: 22800,000 Ω – El resistor puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados. Los colores de las bandas de los resistores no indican la potencia que puede disipar, pero el tamaño que tiene la resistor da una idea de la disipación máxima que puede tener” [2]ii

6

2.3 Medición de Resistencias con Multímetro, en su Función de Óhmetro “Un óhmetro es un instrumento capaz de medir el valor de una resistencia cuando ésta se conecta entre sus terminales. Dado que la resistencia es un elemento pasivo, es necesario que el instrumento contenga un elemento activo capaz de producir una corriente que pueda detectar el galvanómetro incluido en dicho instrumento. Por lo tanto, el circuito básico del óhmetro es el mostrado en la Figura 18. El procedimiento de diseño básico para este instrumento es el siguiente: En primer lugar, supongamos que la batería tiene un valor dado (es una pila de las que podemos conseguir en el mercado), por lo que el valor que debemos determinar para fijar las condiciones del circuito es el de la resistencia R.

Si la resistencia incógnita es ¥ (circuito abierto) no circula corriente por el circuito, por lo tanto, en la escala del galvanómetro, Rx=¥ corresponde a la posición de la aguja cuando la corriente es nula (usualmente el extremo izquierdo de la escala). Para cualquier otro valor de Rx circulará cierta corriente por el circuito, que será máxima cuando Rx = 0. Ahora bien, como la máxima corriente que puede circular por el galvanómetro es Im, para Rx = 0 se debe cumplir:

E  (Ri R)Im

RT

E HRI Im

Una vez calculado este valor, el circuito está totalmente especificado. Podemos ahora calibrar la escala en ohmios utilizando resistencias patrón de distintos valores, o realizar una calibración en forma teórica, empleando la ecuación anterior.”[3]iii

7

2.4 Diferencia de Potencial ó Caída de Tensión Eléctrica “El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulación de< cargas eléctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo (–)< y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.

En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctrica para que pueda fluir por el conductor de un circuito eléctrico cerrado. Este movimiento de las cargas eléctricas por el circuito se establece a partir del polo negativo de la fuente de FEM hasta el polo positivo de la propia fuente.”[4]iv

2.5 Medición de Tensiones con Multímetro, en su Función de Vóltmetro El diseño de un voltímetro DC capaz de medir voltajes dentro de un rango específico, se basa en la utilización de un divisor de voltaje, como el mostrado en la Figura 10.

8

En dicho circuito, a corriente que circula por ambas resistencias es la misma, por lo tanto se cumple:

V  iR1  iR2 V  ( R1  R 2)i pero

V 1  iR1  iT

V1 R1

de donde

VT

R1GR 2 V R1

Para que un voltímetro DC indique el valor de un voltaje, debe existir dicho voltaje entre sus terminales, por lo tanto tenemos que conectar el voltímetro en paralelo con el elemento al que queremos determinarle su voltaje con la polaridad adecuada.

9

2.6 Corriente Eléctrica “El paso de carga eléctrica hacia un lado de una superficie se llama corriente eléctrica a través de dicha superficie y hacia ese lado. Si hay cargas libres en un volumen, puede crearse una corriente eléctrica a través de una superficie de su interior moviendo las cargas libres con velocidad de dirección adecuada para que atraviesen esa superficie. Eso puede conseguirse aplicando fuerzas a las cargas libres del conductor, o sea, creando un campo eléctrico E en el conductor. Las cargas libres de los conductores reales son electrones o iones de volumen muy pequeño, por lo que pueden considerarse, sin error, cargas puntuales. Por tanto, la fuerza sobre cada carga libre q vale F  qE . Esa fuerza tiene el mismo sentido que E si q es positiva y el opuesto si es negativa. Para poder comparar corrientes a través de superficies, una magnitud útil es la intensidad de corriente a través de una superficie en un determinado sentido, que se define como la carga que pasa cada unidad de tiempo a través de esa superficie en ese sentido: i (t) 

dq (t) dt

q(t) es la carga que ha atravesado la superficie en el instante t. Se ve que la unidad de intensidad es el C/s (culombio por segundo)1, que se llama amperio2, de símbolo A en el Sistema Internacional de Unidades.”[5]v

2.7Medición de Corrientes con Multímetro, en su Función de Ampérmetro El diseño de un amperímetro DC capaz de medir corrientes dentro de un rango específico, se basa en la utilización de un divisor de corriente, como el mostrado en la Figura 1. En el nodo A la corriente i se divide en dos: i1 e i2. Por ley de Kirchhoff se tiene que cumplir:

i  i1  i2 Además

VAB  i1R1  i2 R2

10

De las dos ecuaciones anteriores podemos deducir las siguientes relaciones: donde:

i1T

R2 R1GRi

por lo tanto:

Ri Im IH Im R1  Ri Im

R1T

2.8 Análisis de la exactitud de los Multímetros, en sus Funciones de Vóltmetros y Ampérmetros de Corriente Directa El efecto de carga es también conocido como “regulación”, sin embargo este es un error que puede ocurrir en casi cualquier medición eléctrica, esto se debe a que cuando se realiza una medición con un instrumento este tiende a extraer una pequeña o gran cantidad de energía (dependiendo de las características del instrumento de medición) del circuito que se este midiendo. Dichos instrumentos poseen el llamado efecto de carga debido a los componentes internos que los componen, este efecto también puede verse influenciado por los componentes externos que conforman el circuito a medir, un ejemplo de esto son las impedancias internas de los equipos electrónicos, así como una resistencia en paralelo cuando se mide con un voltímetro. En los instrumentos de medición de alta gama por lo general este error es regulado automaticamente, en el caso de los medidores convencionales el error podría ser muy pequeño (dependiendo de sus caracteristicas) por lo cual no es muy común hablar del error en el efecto de carga, sin embargo este error puede calcularse y el calculo de este puede 11

determinar cuales son las mediciones correctas para así comparar que tan preciso y exacto es es instrumento de medición. Ejemplo

En la figura 1 podemos apreciar un circuito en el cual la tensión real entre el punto A y el punto B es de 10 Volts, sin embargo, al realizar la medición el instrumento solo nos muestra 6.6 Volts, esta medición errónea es debido al error en el efecto de carga. Para determinar cuál es el error simplemente se realiza el siguiente calculo 6.6  10 Error  *100  32% 10 Un error del 34% puede desembocar en un daño completo en el circuito si es que intentamos asignarle 10 Volts sin tomar en cuenta la energía que se perdió al realizar la medición. Como ya se dijo en este articulo por lo general este error no suele ser tan elevado, sin embargo si se planea elaborar un proyecto enfocado a la precisión siempre se debe tener en cuenta cualquier tipo de error.

2.9 Regla Divisora de Tensión “La división de tensión se usa para expresar la tensión en una de varias resistencias en serie, en términos de la tensión de la combinación. En la figura 3.34, la tensión en R2 se determina por medio de la LVK y de la ley de Ohm:

De modo que

12

En consecuencia:

O

y la tensión en R1 es, de modo similar:

Si se generaliza la red de la figura 3.34 mediante la eliminación de R2 y se la sustituye por la combinación en serie R2, R3, ... , RN, entonces tenemos el resultado general de la división de tensión en una cadena de N resistencias en serie,

lo cual nos permite calcular la tensión vk que aparece entre los extremos de una resistencia arbitraria Rk de la serie.

2.10 Regla Divisora de Corriente La regla divisora de corriente ayuda a reconocer que la más grande de las dos resistencias en paralelo conduce siempre la corriente más pequeña.

13

Para combinar en paralelo N resistencias, la corriente que circula por la resistencia Rk es

Escrito en términos de conductancias:

lo que se asemeja en gran medida a la ecuación de la división de tensión.”vi

3.0 Aparatos y Accesorios Empleado de la practica               

Un Resistor de carbón de 18 [] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 82 [] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 180 [] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 820 [] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 18 [k] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 82 [k] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 1.8 [M] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Resistor de carbón de 8.2 [M] nominales, 5% de tolerancia, 1 [W] ó ½ [W]. Un Multímetro Digital. Un Multímetro Analógico Electromecánico. Un interruptor de un polo un tiro. Un tablero de Conexiones. Fuente de Alimentación de Corriente Directa. Cables de Conexión. Programa de simulación MULTISIM versión 10.0.

3.1Procedimiento 3.2 Cálculos y Mediciones a) Primero calculamos las magnitudes de caídas de tensión en cada resistor correspondiente al circuito de la figura 12a, y empleando la regla divisora de tensión y anotamos los resultados obtenidos en la tabla 11. 14

a) Luego calcule las magnitudes de la corriente total por Ley de Ohm, así como de las corrientes que pasa por cada resistor correspondiente al circuito de la figura 12b, empleando la regla divisora de corriente y anote los resultados obtenidos en la tabla 12. Tomando en cuenta la combinación para R1 y R2 propuesta en esta tabla.

TABLA 11. CALCULO DE LAS CAIDAS DE TENSIÓN DE LA FIGURA 12a E= [V] RESISTOR RESISTOR R1 R2 [] []

b)

CAIDAS DE TENSIÓN, EN VOLTS [V] V1

V2

18

82

V1  10V

180

820

1.8v

8.2

18 k

82 k

1.8v

8.2

1.8 M

8.2 M

1.8v

8.2

18  1.8v 100

8.2v

Calculamos las magnitudes de la corriente total por Ley de Ohm, así como de las corrientes que pasa por cada resistor correspondiente al circuito de la figura 12b, empleando la regla divisora de corriente y anotamos los resultados obtenidos en la tabla 12. TABLA 12. CALCULO DE LAS CORRIENTES DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 12b E=

15

[V]

RESISTOR R1 []

RESISTOR R2 []

18

82

CORRIENTES AM [mA] CORRIENTE TOTAL IT 0.2032A

CORRIENTE DE LA RAMA CORRIENTE DE LA RAMA 1 2 IR1 IR2 0.1666A 0.036596A

En la tabla 13  Determinamos las magnitudes de las resistencias proporcionadas, de acuerdo con el código de colores y anotamos.  Luego medimos las magnitudes de las resistencias proporcionadas, pero ahora con los dos multímetros disponibles y anotamos los resultados en la tabla 13. TABLA 13. VALORES DE LAS MAGNITUDES DE LAS RESISTENCIAS OBTENIDOS DE ACUERDO AL CÓDIGO DE COLORES Y MULTÍMETROS CARACTERÍSTICA S

RESISTOR R

R2

R3

R4

R5

R

COLOR DE LA 1ra BANDA

Cafe

Gris

Cafe

Gris

COLOR DE LA 2da BANDA

Gris

Rojo

Gris

Rojo Verde

1

R7

R8

6

COLOR DE LA

3ra

BANDA

Verde

Naranja

Naranja

COLOR DE LA

4ta

BANDA

Oro

Oro

Verde

VALOR CODIFICADO

[]

82  5w 1.8m 

82k 

18k 

180  2w 8.2m  820  5w 18  5w

TOLERANCIA

[%]

 5%

5%

5%

 5%

MULTÍMETRO DIGITAL

 5%  5%

 5%

VALOR MEDIDO EN [] 82.96  1.85m  81.43k  17.98k  175.1  8.2m  828 

18.4 

MULTÍMETRO ANALÓGICO 81 

5%

220k 

300k 

20k 

180 

500k  800 

18 

 Por último, medimos las magnitudes de las resistencias internas de los multimetros proporcionados en función de vóltmetros y ampermetros para corriente directa y colocamos las lecturas en la tabla 14, además de la marca correspondiente para cada instrumento. TABLA 14. VALORES NOMINALES Y MEDIDOS DE LAS RESISTENCIAS INTERNAS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN VÓLTMETRO

|

VALOR NOMINAL RESISTORES

RVM MARCA RAM

DIGITAL RVM [M]

ANALÓGICO RVM [k]

10

320

AMPÉRMETRO VALOR MEDIDO

DIGITAL RVM [M]

S/C

ANALÓGICO RVM [k]

VALOR NOMINAL DIGITAL RAM []

ANALÓGICO RAM []

9

1

VALOR MEDIDO DIGITAL RAM []

ANALÓGICO RAM []

315.73k  3.4 

7  en

escala de 100 mA MARCA

16

Forme el circuito mostrado en la figura 13a. Utilizando primero la resistencia de 18 [] nominales como la resistencia R1 y la resistencia de 82 [] nominales como la resistencia R2, como se muestra en la tabla 11.

 Ajustamos el valor de la fuente de corriente directa a exactamente 10.0 [V], con el multímetro digital.  Medimos el valor de las caídas de tensión correspondientes en los resistores R1 y R2, anotando sus valores en la tabla 15. Las mediciones se dedieron realizar con los dos multimetros en función de vóltmetros  Cambiamos el resistor de valor nominal de 18 [] por la de 180 [] y la resistencia de valor nominal de 82 [] por la de 820 []  Volvimos a ajustar el valor de la fuente de corriente directa a exactamente 10.0 [V], con el vóltmetro digital.  Medimos el valor de la caída de tensión en el resistor R1 y anotamos su valor en la tabla 15. Luego medimos el valor de la caída de tensión en el resistor R2 y anotamos su valoren la tabla 15.  Repetimos el procedimiento anterior con las combinaciones de resistores de 17

valores nominales 18 [k]82 [k] y 1.8 [M]8.2 [M].

Las mediciones debimos realizarlo primero con el multímetro analógico electromecánico y después con el multímetro digital, anotando las lecturas en la tabla 15. TABLA 15. LECTURAS DE LAS MAGNITUDES DE RESISTENCIAS Y LAS CAÍDAS DE TENSIÓN, DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 13 SESIÓN EXPERIMENTAL. VALORES MEDIDOS DE LAS RESISTENCIAS RESISTORES R1 []

E =10

RESISTORES R2 []

[V]

CAIDAS DE TENSIÓN [V] VÓLTMETRO DIGITAL VÓLTMETRO ANALÓGICO V1 V2 V1 V2

18

82

1.77

7.97

1.7

7.7

180

820

1.72

8.18

1.68

7.72

18k

82k

1.79

8.12

1.76

7.64

1.8m

8.2m

1.58

7.09

1.6

7.4

SESIÓN VIRTUAL. VALORES MEDIDOS DE LAS RESISTENCIAS RESISTOR R1

RESISTOR R2

E =3

[V] CAIDAS DE TENSIÓN [V]

VÓLTMETRO DIGITAL V1 V2

4.3.4

18

VÓLTMETRO ANALÓGICO V1 V2

Medición de Corrientes con Multímetro, en su Función de Ampérmetro  Formamos el circuito como el mostrado en la figura 14ª

 Ajustamos el valor de la fuente de corriente directa a exactamente 3.0 [V].  Medimos los valores de la corriente total IT, corriente de la rama 1 IR1 y de la rama 2 IR2. Anote los valores obtenidos en la tabla 16. Use el multímetro analógico electromecánico y luego utilice el multímetro digital. TABLA 16. LECTURAS DE LAS MAGNITUDES DE RESISTENCIAS Y LAS CORRIENTES DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 14 SESIÓN EXPERIMENTAL. VALORES MEDIDOS DE LOS RESISTORES RESISTOR RESISTOR R1 R2 [] []

E =3

CORRIENTES [mA] AMPÉRMETRO DIGITAL CORRIENTE TOTAL IT

18

82

[V]

0.186A

CORRIENTE DE LA RAMA 1 I1

0.16

AMPÉRMETRO ANALÓGICO

CORRIENTE DE LA RAMA 2 I2

0.0356

CORRIENTE TOTAL IT

0.17A

CORRIENTE DE LA RAMA 1 I1

0.153

CORRIENTE DE LA RAMA 2 I2

0.036

SESIÓN VIRTUAL. VALORES MEDIDOS DE LOS RESISTORES RESISTOR RESISTOR R1 R2 [] []

19

CORRIENTES [mA] AMPÉRMETRO DIGITAL CORRIENTE TOTAL IT

CORRIENTE DE LA RAMA 1 I1

CORRIENTE DE LA RAMA 2 I2

AMPÉRMETRO ANALÓGICO CORRIENTE TOTAL IT

CORRIENTE DE LA RAMA 1 I1

CORRIENTE DE LA RAMA 2 I2

a) Realizamos el mismo procedimiento en la tabla 15 y 16 pero empleando el programa MULTISIM 14.0 b) TABLA 15. LECTURAS DE LAS MAGNITUDES DE RESISTENCIAS Y LAS CAÍDAS DE TENSIÓN, DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 13 SESIÓN VIRTUAL. VALORES MEDIDOS DE LAS RESISTENCIAS RESISTOR R1

E =10

[V]

RESISTOR R2

CAIDAS DE TENSIÓN [V]

18

82

VÓLTMETRO DIGITAL VÓLTMETRO ANALÓGICO V1 V2 V1 V2 1.69 8.0 1.72 7.65

180

820

1.70

8.2

1.65

7.70

18k

82k

1.75

7.9

1.7

7.65

1.8m

8.2m

1.60

7.0

1.65

7.3

TABLA 16. LECTURAS DE LAS MAGNITUDES DE RESISTENCIAS Y LAS CORRIENTES DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 14 SESIÓN EXPERIMENTAL. SESIÓN VIRTUAL. VALORES MEDIDOS DE LOS RESISTORES RESISTOR RESISTOR R1 R2 [] [] 18

20

82

CORRIENTES [mA] AMPÉRMETRO DIGITAL CORRIENTE TOTAL IT

0.1852A

CORRIENTE DE LA RAMA 1 I1

0.165

CORRIENTE DE LA RAMA 2 I2

0.0364

AMPÉRMETRO ANALÓGICO CORRIENTE TOTAL IT

0.172A

CORRIENTE DE LA RAMA 1 I1

0.154

CORRIENTE DE LA RAMA 2 I2

0.036

Cálculos Posteriores

a) Con el valor codificado (nominal) y la tolerancia, calcullamos el campo de valores garantizados por el fabricante, de los resistores medidos en los pasos a y b utilizando las ecuaciones siguientes:  TOLERANCIA EN %  VALOR MÍNIMO DEL CAMPO  1    VALOR CODIFICADO 100  

5 ) 𝑋82 = 77.9 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋1.8 = 1.71𝑀 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋82 = 77.9 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋18 = 17.1 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋180 = 171 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋8.2 = 7.79 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋820𝑀 = 779𝑀 100 5 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 − ) 𝑋18 = 17.1 100 VALOR MÍNIMO DEL CAMPO = (1 −

 TOLERANCIA EN %  VALOR MÁXIMO DEL CAMPO  1    VALOR CODIFICADO 100  

5 ) 𝑋82 = 86.1 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋1.8𝑀 = 1.89𝑀 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋82 = 86.1 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋18 = 18.9 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋180 = 189 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋8.2 = 8.61 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋820 = 861𝑀 100 5 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 + ) 𝑋18 = 18.9 100 VALOR MÁXIMO DEL CAMPO = (1 +

21

TABLA 17. CAMPOS DE VALORES DE LAS RESISTENCIAS. RESISTOR VALOR CODIFICADO CAMPO GARANTIZADO [] VALOR MÍNIMO VALOR MÁXIMO R1 18 17.1 18.9 R2 82 77.9 86.1 R3 180 171 189 R4 820 779 861 R5 18 k 17.1k 18.9k R6 82 k 77.9k 86.1k R7 1.8 M 1.71M 1.89M R8 8.2 M 7.79M 8.61M

a) Tomando como valores verdaderos convencionales las mediciones realizadas con el multímetro digital, en su función de Óhmetro, calcular el error relativo de los valores medidos con los multímetros analógicos, en su función de Óhmetros, utilizando la ecuación siguiente: %er 

VALOR MEDIDO CON MULTÍMETRO  VALOR VERDADERO CONVENCIONAL 100 VALOR VERDADERO CONVENCIONAL

81 − 82.96 𝑥100 = −2.3625 82.96 220 − 1.85 %𝑒 = 𝑥100 = 1.1791 1.85 300 − 81.43 %𝑒 = 𝑥100 = 268 81.43 20 − 17.98 %𝑒 = 𝑥100 = 11.23 17.98 180 − 175.1 %𝑒 = 𝑥100 = 2.79 175.1 500 − 8.2 %𝑒 = 𝑥100 = 5.997 8.2 800 − 828 %𝑒 = 𝑥100 = −3.3816 828 18 − 18.4 %𝑒 = 𝑥100 = −2.1739 18.4

%𝑒 =

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TABLA 18. Errores relativos EN LAS MEDICIONES REALIZADAS CON LOS MULTÍMETROS ANALÓGICOS, UTILIZADOS COMO ÓHMETROS. Sesión Experimental VALOR MULTÍMETRO analógico RESISTOR VERDADERO ERROR CONVENCIONAL. VALOR RELATIVO (MULTÍMETRO [%er] MEDIDO DIGITAL) [%] R1 82.96 81 -2.3625 R2 1.85 220 1.1791 R3 81.43 300 2.68 R4 17.98 20 11.23 R5 175.1 180 2.79 R6 8.2 500 5.997 R7 828 800 -3.3816 R8 18.4 18 -2.17739 Sesión virtual VALOR MULTÍMETRO analógico RESISTOR VERDADERO ERROR CONVENCIONAL. VALOR RELATIVO (MULTÍMETRO [%er] MEDIDO DIGITAL) [%] R1 18.23 18.5 1.4810 −0.2163 R2 83.18 83 −0.1103 R3 181.2 181 −0.4349 R4 827.6 824 0.5586 R5 17.9 18 −1.8308 R6 83.02 81.5 −0.1116 R7 1.7920 1.79

a) Colocamos el valor de las caídas de tensión de la tabla 11, para la combinación de resistores de R1=18 [] y R2=82 [] nominales y R1=1.8 [M] y R2=8.2 [M] nominales. Anotando estos valores obtenidos en la tabla 19. Tomando en cuenta que en este circuito no existe ningún aparato de medición conectado. SESIÓN EXPERIMENTAL ELEMENTOS RESISTORES [] R1 18 1.8M

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R2 82 8.2M

CAÍDAS DE TENSIÓN CALCULADAS [V] VR1 VR2 1.8 8.2 1.8 8.2

%er, DEBIDO A LA INSERCIÓN DEL VÓLTMETRO MULTÍMETRO MULTÍMETRO DIGITAL ANALÓGICO ELECTROMECÁNICO VR1 VR2 VR1 VR2 -11.1111 -2.439 -0.8611 -1.2195 -22.2222 -8.5365 −11.95 -12.9268

SESIÓN VIRTUAL ELEMENTOS RESISTORES [] R1 18 1.8M

R2 82 8.2M

CAÍDAS DE TENSIÓN CALCULADAS [V] VR1 VR2 1.8 8.2 1.8 8.2

%er, DEBIDO A LA INSERCIÓN DEL VÓLTMETRO MULTÍMETRO MULTÍMETRO DIGITAL ANALÓGICO ELECTROMECÁNICO VR1 VR2 VR1 VR2 4.9444 5.1341 4.9444 5.1341 -81.6666 -99.9774 -81.6666

4.0 Conclusiones Conclusión Miguel Gonzalez. En conclusión en la práctica se obtuvieron los resultados requeridos para las fuentes de tensión y las variables que nos pedían en la practica armando los circuitos con ambos multímetros y medimos las caídas de tensión y corriente en cada circuito para comprobar la ley divisora de tensión y de corriente además pudimos saber cual es la resistencia de cada uno de los aparatos de medición que están presentes en el laboratorio como lo es el multímetro digital y el multímetro analógico. Conclusión Javier alvarez En esta práctica pude visualizar los diferentes elementos pasivos y activos, así como sus partes, características y su modo de utilización. Además, utilizamos los instrumentos de medición eléctricos, multímetros digitales y los analógicos para realizar la práctica y obtener los valores de cada una de las resistencias, dichos instrumentos nos sirven para medir tensión, amperaje, resistencia, ya sea en corriente alterna o corriente continua Conclusión Eduardo Rosas En el Laboratorio, necesitaremos conocimiento y uso de los instrumentos que nos servirán para corregir, rectificar y mantener circuitos eléctricos. Es importante conocer de qué forma vamos a usar los instrumentos como el multímetro, amperímetro, etc. Pues si le damos un uso indebido, podemos dañar dicho instrumento u obtener cálculos inexactos que a la larga puedan dañar el trabajo que estemos haciendo. Debemos además de conocer ciertas formulas y leyes en las que tengamos que vaciar los Datos de Medición para obtener resultados confiables y por consiguiente, un óptimo trabajo.

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5.0 Bibliografía i

[]Análisis De Circuitos En Ingeniería Octava edición, William H. Hayt, Jr. • Jack E. Kemmerly • Steven M. Durbin paginas 23 y 24. ii [] MANUAL DE INGENIERIA ELECTRICA, PRIMER TOMO, Decimotercera Edición, Donald G. Fink/H. Wayne Beaty. SECCION 2 CIRCUITOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS, Resistores y resistencias 2-9. iii http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/Lab_Circ_Electronicos_Guia_Teorica/Cap6.pdf iv http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_voltaje/ke_voltaje_1.htm v http://electricidad.usal.es/Principal/Fenomenos/Publicaciones/Descargas/03_Corriente_electrica.pdf vi Beaty. SECCION 2 CIRCUITOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS, Resistores y resistencias 2-9.

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