informe n°1 de dispositivos electrónicos
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7/18/2019 Informe N°1 de Dispositivos Electrónicos
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Laboratorio de Dispositivos Electrónicos
I. TEMA: INSTRUMENTACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA
II. OBJETIVOS:
a) Conocer el error que por efecto de carga produce un Voltímetro.
b) Conocer el error que por efecto de carga produce un Amperímetro.c) Determinar los errores que se producen por la conexión de instrumentos en un circuito.
III. INTRODUCCIÓN TEORICA:
VOLTIMETRO
Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de maneradirecta o indirecta, la diferencia potencial entre dos
puntos de un circuito eléctrico.
Su mecanismo se halla basado en el principio del
galvanómetro. Una bobina de inducción muy sensible, que
puede ser única para las corrientes continuas, o dobles para
las alternas, genera el paso de la corriente un campo
magnético inductivo, cuyas atracciones o repulsiones son
captados por una agua que oscila sobre un cuadrante
graduado en el que pueden leerse f!cilmente las
diferencias de potencial respectivas.
SENSIBILIDAD EN EL VOLTIMETRO:
"a sensibilidad de un voltímetro se e#presa de acuerdo con el número de ohmios
por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. $ientras mayor sea este
número, menor efecto de carga tendr! el instrumento sobre la medición. %ara que
un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y
esto se obtiene mediante alta resistencia.
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Laboratorio de Dispositivos Electrónicos
AMPERIMETRO
&s un aparato o instrumento que permite medir la
intensidad de corriente eléctrica, presentando
directamente sobre su escala calibrada las unidadesempleadas para ello denominadas amperios o bien
fracciones de amperios, la medida deseada.
Su funcionamiento est! basado en uno de los
principios fundamentales del electromagnetismo que
en su forma m!s simple nos indica que cualquier
corriente eléctrica pasa por un hilo conductor produce
un campo magnético alrededor del mismo 'similar al
campo magnético de un im!n(,cuya fuerza depende de
la intensidad de la corriente que circule.
SENSIBILIDAD EN EL AMPERIMETRO:
"a sensibilidad se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios
que debe de fluir por la bobina para producir la desviación completa. Si un
instrumento tiene una sensibilidad de ) m*, es necesario ) m* para producir la
desviación completa.
IV. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:
a) Fuente de corriente continua de voltaje
ajustable
b) Voltímetro analógico de C.C
c) iliamperímetro analógico de C.C
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d) icroamperímetro analógico de C.C
e) !esistores fijos
f) ultímetro digital
g) Cables de conectores cocodrilo
banano
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V2 12V
V. PROCEDIMIENTO
1. Llenar la Tabla 1 !n l!" #al!re" $e l!" re"%"&!re" a '"ar.
"abla #$ Valores de los resistores fijos utili%ados
Re"%"&!r (() 1*+ ) ,-+ ) 1 ) *.1 ) 1+ ) *1 ) 1++ )Te/r%! && ' #( ' *+ ' #, ' (.#, ' #, ' (#, ' #, '
Pr0&%! && ' #-.& ' */ ' +- ' (.#, ' +./, ' (.0, ' +/.0, '
(. De&er%na%/n $el err!r 2'e 3!r e4e&! $e ar5a 3r!$'e 'n #!l&6e&r!.
a) Armar el siguiente circuito$
b7 Determinar teóricamente el voltaje que debería medir el voltímetro sin efecto de carga.
!espuesta$
1tili%amos la le2 de 34m5 para 4allar la corriente del circuito 2 posteriormente el voltaje
que debería medir el voltímetro.
Parahallarla corrienteI : I =V
R=
12
5.1 K +10 K =0.7947mA
R1=5.1KΩ
R2=10KΩ
Figura 1.
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Calculamose l voltajeenR2V 2= I ( R2 )=(0.7947mA ) (10 KΩ)=7.94V
∴V 2=7.94 V
c) Conectar el voltímetro seg6n se muestra en la figura. 7eleccionar la escala m8s apropiada para
poder leer el voltaje medido con la ma2or claridad posible. Anotar este valor.
Valor medido por el voltímetro$ 0./-V
d) Cambiar de escala en el voltímetro a un rango superior. Anotar el valor medido por elvoltímetro. 9lenar la tabla &.
"abla & con Voltímetro Analógico
V" 8#7 1+ ,+ 1++ ,
V( 81+ )7 (./ V 0./- V .( V :::
V( 81++ )7 #.( V *.( V (.# V .0& V
e) Cambiar los valores de las resistencias !# a (#, ' 2 !& a # , ' respectivamente.!epetir el procedimiento anterior 2 comparar los resultados obtenidos con la "abla &.
V" 8#7 1+ ,+ 1++ ,
V( 81++ 9)7 #.( V *.( V (.# V .0& V
f) Calcular el error debido al voltímetro conociendo la sensibilidad de este. Comparar estos
valores calculados con los valores medidos
g) edir los voltajes en los pasos anteriores 4aciendo uso tambi;n del multímetro como
voltímetro. 9lenar la tabla *. <xplicar los resultados.
"abla *$ con ultímetro Digital
V"8#7 ,+ ,++ &e/r%!
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V( 81+ 9)7 .0- v .0 v .+- v
V( 81++ 9)7 .0/ v .( v .+- v
,. De&er%na%/n $el err!r %n&r!$'%$! 3!r 'n a3er6e&r! en el %r'%&!.
a7 Armar el siguiente circuito:
b) Determinar teóricamente la corriente que deber8 medir el amperímetro en su ausencia.
Por laLey deOhm : I =V
R=
1V
1kΩ=1mA
c) Conectar el miliamperimetro seg6n se muestra en la figura &. 7eleccionar la escala masapropiada para poder leer la intensidad de corriente medida con la ma2or claridad posible.
Anotar este valor en la tabla - =cambiar ! a #(' para rangos ≥ #mA.)
Valor de escala *mA
d) Cambiar de escala en el miliamperimetro aun rango superior5 anotar el valor medido por el
miliamperimetro5 llenando la "abla -.
e) Cambiar el valor del voltaje de la fuente a 5& voltios.> cambiar ! a *+'. 7eleccionar la
escala de intensidad de corriente m8s apropiada para poder leer la corriente medida conma2or claridad posible. Anotar este valor. ? anotar este valor en la tabla -. =cambiar ! a
&&'id)
f) Cambiar de escala en el miliamperimetro aun rango superior5 anotar el valor medido por el
miliamperimetro5 llenando la "abla -.
V @ #V
! @ # '
Figura &.
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"abla -$ Con iliamperimetro Analogico
V fuente I A (mA) 1+ ,+ 1++ I8&e!r%!7
a 1.+V I81*+)7 .mA .mA ./mA
e +.(V I8(()7 .*mA /.mA /.&mA +.+mA
g) Ballar el error debido al miliamperimetro conociendo su sensibilidad 2 voltaje de operación5
comparar estos valores calculados con los valores medidos.
4) !epetir el paso * 4aciendo uso del icroamperimetro seg6n lo pedido en la tabla ( 2
llenarla> usando Vf@.*v.
"abla ($ Con icroamperimetro analogico
fuenteV A=A) * # * =teórico)
5*V =#,E)&-/
)= A µ
#0)= A µ
/.#)= A µ *A
e 5&V =*+E)&(
)= A µ
#0)= A µ
0()= A µ (#& A
i) Cambiar el valor de ! a (.#,'5 repetir el paso * usando el microamperimetro seg6n lo
pedido emn la tabla 0 2 lenarla> usando Vf@.*v.
"abla 0$ Con icroamperimetro analogico
fuenteV A=A) * # * =teórico)
5*V =(.#,E)-
)= A µ
&0)= A µ :::
e 5&V =(.#,E)&(
)= A µ
#./)= A µ
&.()= A µ
VI. DATOS OBTENIDOS"abla #$ Valores de los resistores fijos utili%ados
Re"%"&!r (() 1*+ ) ,-+ ) 1 ) *.1 ) 1+ ) *1 ) 1++ )
Te/r%! && ' #( ' *+ ' #, ' (.#, ' #, ' (#, ' #, '
Pr0&%! && ' #-.& ' */ ' +- ' (.#, ' +./, ' (.0, ' +/.0, '
0.00mA
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"abla & con Voltímetro Analógico
V" 8#7 1+ ,+ 1++ ,
V( 81+ )7 (./ V 0./- V .( V :::
V( 81++ )7 #.( V *.( V (.# V .0& V
"abla *$ con ultímetro Digital
V"8#7 ,+ ,++ &e/r%!
V( 81+ 9)7 .0- v .0 v .+- v
V( 81++ 9)7 .0/ v .( v .+- v
"abla -$ Con iliamperimetro Analogico
V fuente I A (mA) 1+ ,+ 1++ I8&e!r%!7
a 1.+V I81*+)7 .mA .mA ./mA
e +.(V I8(()7 .*mA /.mA /.&mA +.+mA
"abla ($ Con icroamperimetro analogico
fuenteV A=A) * # * =teórico)
5*V =#,E)&-/
)= A µ
#0)= A µ
/.#)= A µ *A
e 5&V =*+E)&(
)= A µ
#0)= A µ
0()= A µ (#& A
"abla 0$ Con icroamperimetro analogico
fuenteV A=A) * # * =teórico)
5*V =(.#,E)-
)= A µ
&0)= A µ :::
e 5&V =(.#,E)&(
)= A µ
#./)= A µ
&.()= A µ
0.00mA
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VII. CUESTIONARIO INAL:
1. ;C/! #ar6a el err!r %n&r!$'%$! 3!r el #!l&6e&r! en el %r'%&! $e la 4%5'ra1'an$! "e #ar6a la e"ala $e #!l&a<e=
( )
+++
=
V
V V
R
R R R R R R
R R R
RV e&#
&#&#
&#
&.
Ca"! a:
9a sensibilidad del voltímetro es 7@# 'V.
! # @ (.# ,'
! & @ # ,'
<7CA9A #v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #- '
eV @ &.#0 2 eVG @ .&(*G
<7CA9A *v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=*) @ *.#- '
eV @ ./- 2 eVG @ .##&G
<7CA9A #v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #( '
eV@ .&(+ 2 eVG @ .*&0G
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Ca"! e:
9a sensibilidad del voltímetro es 7@# 'V.
! # @ (# ,'
! & @ # ,'
<7CA9A *v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=*) @ * '
eV @ .&+ 2 eVG @ .+#*G
<7CA9A #v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #- '
eV @ 0.#*#( 2 eVG @ .#(G
<7CA9A *v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=*) @ *.#- '
eV @ -.&/ 2 eVG @ .(&+(G
<7CA9A #v =V7)
9a resistencia interna total del voltímetro es$
!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #( '
eV @ &.0- 2 eVG @ .&(&
(. ;'0n$! "e 3re"en&a a>!r err!r 3!r la !ne%!n $el #!l&%e&r! al %r'%&! $e la
4%5'ra 1=. E?3l%2'e la" a'"a" $e ell!@ e?a%nan$! a > e !3ara&%#aen&e.
Caso “a” $se presentó menor error para la
resistencia de # , Ω
a la escala de (./v con
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un valor de la fuente de # voltio> 2a que cuanto
m8s pequeHa sea el voltaje de deflexión de plenaescala ser8 ma2or la sensibilidad del voltímetro.
Caso “e” $
7e presentó ma2or error para la resistenciade #,
Ω a la escala de (.#V en el voltímetro con un
valor de la fuente de # voltios> debido a la resistencia
utili%ada5 los cables que se usaron 2 el estado de los conectores.
,. !C/! #ar%a el err!r %n&r!$'%$! 3!r el a3er6e&r! en el %r'%&! $e la 4%5'ra ('an$! "e #ar%a la e"ala $e !rr%en&e= 8a"!" a > e 3!r "e3ara$!7.
"#uente $a %&'(&) 10 *0 100 %'teóricos
)1.0 " a %' 150 ) + m* + m* +., m* -.--+(&0.2 " e %' 22 ) +.* m* , m* ,.2 m* .00(&
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro tenemos+
( ) A
A
A
R R R
RV e
+
=.
R I V R A −=
Caso a:
"a sensibilidad del amperímetro es .) -Ω/.
/ 0 ) -Ω
0 )v.
Escala de 10 mA+
"a resistencia interna total del amperímetro es+
R A=| 1
7×10−3−150|=7.142
Ω
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Entonces por #ór(ula para allar el error introducido por el
a(per/(etro tene(os
( ) A
A
A
R R R
RV e
+
=.
=
1×7.142
150× (150+7.142 )=3.029×10
−4
A
Escala de 30 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
R A=| 1
7×10−3−150|=7.142
Ω
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro
tenemos
( ) A
A
A
R R R
RV e
+
=.
=
1×7.142
150× (150+7.142 )=3.029×10
−4
A
Escala de 100 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es
R A=| 1
6.7×10−3−150|=0.746
Ω
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro
tenemos+
( ) A
A
A
R R R
RV e
+
=.
=
1×0.746
150× (150+0.746 )=3.299×10
−5
A
Caso e:
"a sensibilidad del amperímetro es .) -Ω1.
/ 0 22Ω
0 .2v.
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Escala de 10 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
R A=
0.2
7.3×10−3−22=5.397
Ω
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro
tenemos+
( ) A
A
A
R R R
RV e
+
=.
=
0.2×5.397
22× (22+5.397 )=1.790×10
−3
A
Escala de 30 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
R A= 0.2
8×10−3−22=3
Ω
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro
tenemos+
( ) A
A A
R R R
RV e
+
=.
=
0.2×3
22× (22+3 )=1.090×10
−3
A
Escala de 100 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
R A= 0.2
8.2×10−3−22=2.3902
Ω
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro
tenemos+
( ) A
A
A
R R R
RV e
+
=.
=
0.2×2.3902
22× (22+2.3902 )=8.908×10
−4
A
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4. !C'0n$! "e 3re"en&a a>!r err!r 3!r la !ne?%/n $el a3er6e&r! al %r'%&! $e la
4%5'ra (= E?3l%ar la" a'"a" $e ell! 8e?a%nan$! a"!" a > e7.
Iara el caso JaK se presentó menor error para la resistencia de #( , Ω 3a la escala de
#mA en el miliamperímetro con un valor de la fuente de #. voltio> porque cuanto m8s pequeHa sea la corriente de deflexión de plena escala ser8 ma2or la sensibilidad del
miliamperímetro.
Iara el caso JeK se presentó ma2or error para la resistencia de &&Ω 3a la escala de #mA
en el miliamperímetro con un valor de la fuente de .& voltios> debido a la resistencia
utili%ada5 el estado de los conectores 2 cables del que fueron uso.
*. ;C!n '0l %n"&r'en&! "e 3re"en&/ a>!r err!r@ !n el #!l&6e&r! ! !n el'l&6e&r!= E?3l%ar la" a'"a" $e ell!.
Con el Voltímetro 2a que 4a2 un margen de error ma2or que el ultímetro. 7e presentan tres
errores$
Irimero5 la mec8nica del dispositivo 4ace que sea inexacta. 9a inexactitud aumenta a
medida que se mueve a la i%quierda a trav;s de la escala.
7egundo5 cometer errores al contar las graduaciones marcadas es f8cil5 sobre todo si tu
8ngulo de observación no es perpendicular.
"ercero5 las escalas puede introducir inexactitudes insidiosas. <star en la escala incorrecta>
por ejemplo5 AC en lugar de DC es el m8s obvio de ellos.
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. E?3l%ar l! "'e$%$! !n el %r!a3er6e&r! en la" Tabla" * > @ %n$%an$! "'"#al!re" $e re"%"&en%a %n&erna 3ara a$a ran5!. ;'0l e" el #al!r re"%"&%#! $ele$%$!r $e b!b%na /#%l=
&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el micro amperímetro
tenemos+
( ) A
A
A
R R R
RV e
+= .
&ntonces por fórmula calculamos el valor resistivo del medidor de bobina móvil+
S R I R A Am = 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
3Caso h:
"a sensibilidad del micro amperímetro es )14u51.
/ 0 )- 5
0 .4v
Para escala de 3000+
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.3
248 x10−6−1000=209.677
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(248 x 10−6 ) (209.677 )( 130)=0.0017
Escala de 1000 mA:
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.3
160 x10−6 −1000=875
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
fuente %a. 7*'u*( 4 ) 4 7'teóricos(
.4 h. 7' )- ( 289 ): 9.) 4;*
.2 e. 7' 4<
(
2= ): := =)2;*
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Rm=(160 x 10−6 ) (875)( 130 )=0.0046
Escala de 300 mA:
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.3
80.1 x10−6−1000=2745.318
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(80.1 x 10−6 ) (2745.318 )( 130 )=0.0073
Caso e:
"a sensibilidad del micro amperímetro es )14u5 1./ 0 4<
0 .2v
Escala de 3000 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
RA= 0.2
250 x10−6−390=410
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(250 x 10−6 ) (410)( 130 )=0.0034
o Escala de 1000 mA:
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.2
160 x10−6−390=860
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(160 x 10−6 ) (860)( 130 )=0.0045
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Escala de 300 mA:
"a resistencia interna total del voltímetro es+
RA= 0.2
65 x10−6−390=2686.9
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(65 x 10−6 ) (2686.9 )( 130)=0.0058
TABLA 6:
"a
sensibilidad del micro amperímetro es )14 51.
Caso h:
/ 0 =.)- 5
0 .4v
Escala de 300+
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.3
40 x 10−6−5100=2400
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(40 x10−6 ) (2400 )( 130 )=0.0032
Escala de 100 mA:
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.3
26 x10−6−5100=6438.46
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
"#uente $a. %&'u&) *00 100 *0 %'teóricos)
0.* " . %' 5.1K ) 0 2- ### =< ;*0.2 " e. %' 5.1K ) 25 1+., 20.5 4< ;*
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Rm=(26 x10−6 ) (6438.46 )( 130)=0.0055
Caso e:
/ 0 =.)-
0 .2v
Escala de 300 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
RA= 0.2
25 x10−6−5100=2900
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(25 x 10−6
) (2900 )( 1
30 )=0.0024
Escala de 100 mA:
"a resistencia interna total del micro amperímetro es+
RA= 0.2
17.8 x10−6 −5100=6135.95
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=
(17.8
x10−6
) (6135.95
)( 1
30
)=0.0036
Escala de 30 mA:
"a resistencia interna total del amperímetro es+
RA= 0.2
20.5 x10−6 −5100=4656.09
6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+
Rm=(20.5 x 10−6 ) (4656.09 )
(
1
30
)=0.0031
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VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
C3LC9173L<7$
M<n lecturas de voltaje o intensidad el multímetro digital tiene ma2or precisión que un
analógico.
M7i deseamos medir el voltaje5 colocamos el voltímetro en paralelo debido a que presenta
alta resistencia 2 la corriente no fluir8 por ;l.
M7i deseamos medir la corriente5 colocamos el amperímetro en serie debido a que presenta
baja resistencia 2 la corriente fluir8 por ;l registrando su valor.
M9a sensibilidad de un instrumento es ma2or cuando la corriente de deflexión de plena escala
es pequeHa.
M9os valores obtenidos por los instrumentos tienen poco porcentaje de error cuando susensibilidad es alta.
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M<n toda lectura es recomendable tener en cuenta la resistencia interna del instrumento para
evitar cometer errores.
M<s importante ver la sensibilidad del instrumento para poder conocer la resistencia interna
del instrumento.
I. BIBLIORAIA
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