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• Miguel Hernandez Carvajal

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE DEPARTAMENTO DE FISICA

EXPERIMENTO Nº 1 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS

OBJETIVOS Aprender el uso de instrumentos de medidas eléctricas: Analógicos, Digitales. INTRODUCCION Los instrumentos comúnmente utilizados para medir cantidades eléctricas, se conocen como: Voltímetros, Amperímetros, Ohmetros y Osciloscopios. El Multímetro, es un instrumento que reúne en uno solo a los tres primeros. El principio de funcionamiento de estos aparatos puede ser Analógico o Digital. Los instrumentos analógicos se construyen a partir de una unidad básica de gran sensibilidad llamada galvanómetro. En general, los instrumentos se diseñan para medir cantidades eléctricas en un amplio rango de valores. Para ampliar el rango de medidas de las unidades básicas, se emplean resistencias o amplificadores electrónicos. Estos elementos son diseñados para limitar la corriente que circula por la unidad básica, derivando parte interna, y con ello afecta la sensibilidad del instrumento.

INSTRUMENTOS ANALÓGICOS

AMPERÍMETROS ANALÓGICOS Los amperímetros son instrumentos diseñados para medir corrientes eléctricas, su escala se gradúa en ampère. La configuración de diseño y ampliación de escala, se obtiene conectando resistencias eléctricas en paralelo con la unidad básica. Internamente, estas resistencias se seleccionan con un interruptor, constituyendo el selector de escala del amperímetro. Ejemplo: si en una posición de escala el interruptor indica 0,5 A. Esto significa que en el máximo desplazamiento de la aguja, el instrumento mide 0,5 ampère. Un desplazamiento en cualquier otra posición, indicará un valor menor que 0,5 ampère y se leerá directamente en el cuadrante. La combinación de resistencia de escala con la resistencia de la unidad básica da una resistencia pequeña, casi cero del amperímetro. Un amperímetro siempre debe conectarse en serie, esto es el conductor que transporta la corriente se abre y en ese lugar se conecta al amperímetro. La figura 3 muestra el esquema de un amperímetro y su modo de conectarse.

VOLTÍMETRO ANALÓGICO

Los Voltímetros, son instrumentos diseñados para medir diferencias de potencial entre dos puntos de un circuito (comúnmente se denomina lectura de voltaje), su escala se gradúa en Volt. La configuración de diseño y ampliación de escala, se obtiene conectando resistencias en serie con la unidad básica. Internamente, estas se seleccionan con un interruptor, éste constituye el Selector de escala del Voltímetro.

Ejemplo: Si en una posición de escala el interruptor muestra 10 V, significa que en el máximo desplazamiento de la aguja, el instrumento medirá 10 volt. Un desplazamiento en cualquier otra posición, indicará un valor menor que 10 volt. y, se leerá directamente en el cuadrante. La combinación de resistencia de escala con la unidad básica da una resistencia interna muy grande del Voltímetro. Generalmente, se expresa en ohms por volt. Ejemplo: Si un Voltímetro tiene una especificación de 20.000 Ohm/Volt en la escala de 10 volt, entonces su resistencia interna es de 200.000 Ohm.

OHMETRO

Un óhmetro es un instrumento diseñado para medir resistencia eléctrica en Ohmns. Se diseña con una unidad básica y una batería. Un par de conductores al conectarse a la resistencia que se desea medir, permite el paso de corriente a través del instrumento. Para limitar la corriente la que circula por la unidad básica, se intercalan resistencias. Estas, se seleccionan con un interruptor, constituyendo así la escala del Ohmetro.

MULTIMETRO El Multímetro es el instrumento más apreciado por los profesionales. Está constituido por una unidad básica, y un interruptor seleccionador de funciones que lo transforma en: Voltímetro, Amperímetro u Ohmetro. Claro que, sólo puede funcionar de una forma y en una determinada escala.

INTRUMENTOS DIGITALES

La unidad básica mide solamente volt. Para utilizarlo como medidor de corriente o de resistencia, requiere implementarse con unidades electrónicas que transforman las magnitudes a medir en volt. La magnitud a medir, aparece en dígitos en la pantalla de un visor, en la dimensión seleccionada. Los aspectos de transformación escapan a los contenidos de este laboratorio.

MEDICION Los instrumentos de medida deben elegirse cuidadosamente, teniendo presente la magnitud y el grado de exactitud de la medición. Cuando se conecta un instrumento en un circuito, éste modifica en cierto grado las condiciones iniciales de corriente. El grado de alteración queda determinado por su sensibilidad. El error del instrumento es otro factor que influye en la medida. Este queda determinado por la tolerancia del instrumento.

SENSIBILIDAD DE UN AMPERÍMETRO

La sensibilidad está relacionada con la máxima corriente que puede medir en su menor escala. Ejemplo Si las escalas son 0 – 0,5 ma; 0 – 10 ma, ó - 15 ma, su sensibilidad es de 0,5 ma.

SENSIBILIDAD DE UN VOLTÍMETRO

La sensibilidad está relacionada con su resistencia interna y se especifica en Ohm por Volt. Esta relación viene con el instrumento y es distinta en cada escala. Ejemplo: Sensibilidad de 10 mil Ohm/Volt en la escala de 10 Volt.

EXACTITUD

La exactitud o tolerancia, constituye el error del instrumento y se expresa en tanto por ciento. Depende de la escala utilizada, y no del valor que marca la aguja en la escala. Ejemplo: Un voltímetro analógico con un error porcentual de 1% usando la

escala de 100 volt, produce un error de 1 volt. Esto es, si en la escala de 100 V la aguja señala un valor de 30 volt, entonces el valor está comprendido entre 29 y 31 volt. Esto en la lectura es: 30 ± 1 volt.

EXACTITUD EN UN INSTRUMENTO DIGITAL

La exactitud se expresa en la forma: aR + dR`, donde R es la lectura del instrumento. R` la escala utilizada, `a` un porcentaje de la lectura y `b` un porcentaje de la escala. Ejemplo: Si la lectura es de 80 volt, en la escala de 200 volt, siendo a = 0,4% y b = 0,1%, entonces la medida del instrumento está dada por: 80 ± (0.004*80 + 0,001*200) = 80 ± 0,52 volt SUGERENCIAS PRACTICAS 1.

Si no se tiene idea de las magnitudes de voltaje de corriente a medir, utilice el instrumento en la escala de mayor rango y luego, comience a descender hasta encontrar una escala que le dé una lectura razonable.

2.

Evitar las lecturas en los extremos de la escala.

3.

No haga medidas sin antes pensar, modo y escala del instrumento.

MATERIALES 9 9 9 9 9 9

Fuentes de voltaje continua Generador de señales Voltímetros/Amperímetros, Analógicos y Digitales. Osciloscopio de dos canales y sondas de conexión Computador PC, Interfase y Sondas de Voltaje Resistencia eléctrica

Pauta de Informe I.- Objetivos Experimentales: II.- Introducción Teórica: (No más de 10 líneas) III.-Montaje Experimental: (Haga un diagrama y descripción simple del experimento) IV.- Desarrollo Experimental: A.- Medición de voltaje e intensidad en circuitos de corriente continua. 1. Mida la diferencia de potencial de la batería o fuente de poder con su error absoluto, utilizando: (Comente sus resultados). a. Voltímetro análogo, en dos escalas diferentes. b. Voltímetro digital, en dos escalas distintas. 2. Mida diferencias de potencial de la batería, usando la misma escala con su respectivo error absoluto. ¿La escala utilizada es la mejor? Justifique e indique que cambios haría.

3. Mida la intensidad de la corriente que circula por una resistencia, indicando el respectivo error absoluto, utilizando: (Comente sus resultados). a. Amperímetro análogo en dos escalas distintas. b. Amperímetro digital, en dos escalas distintas. B. Mediciones de Resistencias 1. Mida la resistencia interna de los voltímetros y amperímetros, en las diferentes escalas que utilizó anteriormente. (Comente sus resultados). C. Circuito Potenciométrico. Arme un circuito potenciométrico y mida voltaje (V) para distintas posiciones del cursor P, empleando: c.1. Voltímetro análogo o digital c.2. El PC en su modo voltímetro, compare los resultados y realice un análisis de sus resultados. V.- Conclusiones generales del experimento. (Enfocadas hacia los objetivos del experimento)