1

FÍSICA II

Guía de laboratorio 03: Mediciones de resistencia y voltaje

I. OBJETIVOS

a) Calcula la resistencia equivalente de resistores conectados en serie y en paralelo, utilizando los

valores nominales dados por el fabricante.

b) Comprueba las relaciones de voltaje en resistores conectados en serie y paralelo.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

Nº Cant. Descripción Código

1 3 Resistores (0,5 - 2,0 - 4,2 kΩ)

2 1 Multimeter PR-85

3 1 Power Supply SF-9584B

4 1 Protoboard

5 2 Cables conectores (Fuente y alligator)

III. INTRODUCCIÓN

La Ley de Ohm establece que, si la temperatura y otras condiciones físicas de un conductor metálico

permanecen constantes, la relación entre la diferencia de potencial, , entre los extremos del

conductor y la corriente que circula por él, es un valor constante llamado resistencia eléctrica del

conductor. Esto puede expresarse de forma analítica como:

⁄ o (1)

donde está expresada en ohms ( ), en voltios (V) e I en amperios (A).

3.1 Asociaciones de resistencias

Las asociaciones más simples son de dos tipos: en serie, y en paralelo.

Cuando dos resistencias son conectadas en serie (ver Fig. 01), por cada resistencia, , fluye la

misma intensidad de corriente: . Mientras que la diferencia de potencial aplicada es

dividida entre las dos resistencias tal que:

Sustituyendo la ley de Ohm en la ecuación (2) se obtiene:

Así, en una asociación de resistencias en serie, la resistencia equivalente es igual a la suma de las

resistencias individuales.

Fig. 01 Asociacion de

resistencias en serie

2

Por otro lado, cuando dos resistencias son conectadas en paralelo (ver Fig. 02), la diferencia de

potencial en ellas poseen el mismo valor: . Mientras que la intensidad de corriente que

fluye en el circuito se divide entre las dos resistencias, tal que:

Sustituyendo la ley de Ohm en la ecuación (4) se obtiene:

Así, en una asociación de resistencias en paralelo, la resistencia equivalente es igual a la suma de las

inversas de las resistencias individuales.

3.2 Caracterización de resistores eléctricos

En general, la resistencia eléctrica depende de la longitud, temperatura y el material del cual está

fabricado el dispositivo. Así por ejemplo, los alambres delgados ofrecen mayor resistencia a la corriente

eléctrica que los alambres gruesos. Dada la fuerte dependencia de la resistencia eléctrica con las

variables mencionadas, los fabricantes proporcionan dicha información a través de un código de colores.

El cuadro abajo, muestra el código de colores necesario para caracterizar resistores.

Fig. 03: Representación gráfica de la medida resistencias

usando código de colores

Ejemplo: Determine el valor de la resistencia

referencial del resistor mostrado en la Figura 03:

Codificación:

Amarillo – Violeta – Anaranjado – Dorado (Tolerancia):

Tabla A: Cuadro de códigos de colores para resistores

COLOR DE

BANDA

1er

Digito

2do

Digito

3er

Digito

(Multiplicador)

4to

Digito

Tolerancia

(%)

Negro 0 0 100 -

Marrón 1 1 101 ± 1

Rojo 2 2 102 ± 2

Naranja 3 3 103 -

Amarillo 4 4 104 -

Verde 5 5 105 ± 0.5

Azul 6 6 106 ± 0.25

Violeta 7 7 107 ± 0.1

Gris 8 8 108 ± 0.05

Blanco 9 9 109 -

Dorado - - 10-1 ± 5

Plateado - - 10-2 ± 10

Ninguno - - - ± 20

Fig. 02 Asociacion de

resistencias en paralelo

3

IV. PROCESO EXPERIMENTAL

4.1 Caracterización de Resistores

Use el código de colores de las resistencias (Tabla A y el ejemplo anterior), para determinar el valor

referencial de los resistores disponibles. Anote sus resultados en la Tabla 01.

4.2 Medida de las resistencias

a) Encienda el multímetro y seleccione la opción de medida de resistencias

(Símbolo: Ω o k Ω según sea necesario).

b) Mida los valores de resistencia (fuera del circuito) con el multímetro,

colocando los conectores en ambos extremos del resistor a medir (Ver Fig.

04). Anote sus mediciones en la Tabla 02.

c) Calcule la incertidumbre de las resistencias medidas experimentalmente . Considere (Por uso del multímetro - Ver Tabla Anexo y ejemplo siguiente). Anote sus cálculos y resultados en la Tabla 02.

Tabla: ANEXO

Especificaciones de precisión en multímetros:

PRASEK PREMIUM Model PR-85

Ejemplo: Ubique las especificaciones del tipo de medición (resistencia, voltaje, corriente, capacitancia, etc) y el rango en el que se hizo la medición.

Obtenemos: (0,8 % de lectura + 1 dgto) Por ejemplo, en un multímetro en la escala de 2 k tenemos una lectura de 1,743 k .

El último dígito puede resolver (distinguir) 0,001 k . Esto es lo que se llama “1dgto” (o 1 dígito) en dicha escala. Cada escala tiene un valor diferente de dgto. Entonces, para la medición dada de 1,743 k la precisión es

(

)

(redondeo final) La medida queda como:

Fig. 04 Medición de resistencia

4

4.3 Disposición del equipo para el armado de circuitos

a) Disponga de los materiales mostrados en la Fig. 05.

b) Con la fuente apagada, conecte los bornes rojo y negro en el terminal DC.

Fig. 05: Disposición de los materiales

c) Antes de insertar los resistores en el protoboard vea el esquema de las conexiones mostrado en la

Fig. 06, luego proceda a conectar los cables.

Fig. 06: Esquema de las conexiones en un protoboard

d) Encienda la fuente de voltaje, luego regule la perilla hasta que la pantalla indique 9,0 V

(Aproximadamente)

4.4 Asociación de resistencias en serie

a) Use el protoboard y conecte en serie los resistores ( y ) tal como muestra la Fig. 07.

b) Mida el valor de Resistencia en serie (ver Fig. 07), y anote sus resultados en la Tabla 03. En la

misma tabla, calcule la resistencia equivalente usando la ecuación (3) junto a los valores referenciales

de la Tabla 01.

c) Cierre el circuito, conectando los cables de voltaje (rojo y negro) en los extremos de ambos resistores,

tal como se muestra en el esquema y en la Fig. 08

Fig. 07: Medida de resistencia en serie

5

d) Use el multímetro y seleccione la opción de medida de voltaje DC. Luego mida el voltaje en cada

resistor en serie, y . (Ver Fig. 07). Anote sus datos en la Tabla 04.

e) Calcule los voltajes referenciales de cada resistor, para este circuito en serie. Anote sus cálculos y

resultados en la Tabla 04.

4.5 Asociación de resistencias en paralelo

a) Tome nuevamente los dos resistores, y y conéctelos en paralelo en el protoboard, como

muestra la Fig. 09.

b) Mida el valor de la resistencia en paralelo, anote sus resultados en la Tabla 05. En la misma tabla,

calcule la resistencia equivalente usando la ecuación (5), junto a los valores referenciales de la Tabla

01. Anote sus resultados en la Tabla 05.

c) Cierre el circuito, conectando los cables de voltaje (rojo y

negro) en los extremos de los dos resistores.

d) Use nuevamente el multímetro digital y mida el voltaje en cada

uno de los resistores, , y

(Ver Fig. 10). Calcule las

incertidumbres de voltaje: ( ) y (

) y anote sus

resultados en la Tabla 06. Considere (Por uso del

multímetro – Ver Tabla y ejemplo Anexo siguiente).

Fig. 08: Medida de voltaje para resistencias en serie

Fig. 09: Medida de resistencia en paralelo

Fig. 10: Medida de voltaje en paralelo

6

Tabla: ANEXO

Especificaciones de precisión en multímetros:

PRASEK PREMIUM Model PR-85

Ejemplo: Ubique las especificaciones del tipo de medición (resistencia, voltaje, corriente, capacitancia, etc) y el rango en el que se hizo la medición.

Obtenemos: (0,5 % de lectura + 1 dgto) Por ejemplo, en un multímetro en la escala de 20 V tenemos una lectura de 9,19 V.

El último dígito puede resolver (distinguir) 0,01 V. Esto es lo que se llama “1dgto” (o 1 dígito) en dicha

escala. Cada escala tiene un valor diferente de dgto.

Entonces, para la medición dada de 9,19 V la precisión es:

(

)

(redondeo final) La medida queda como:

4.6 Cálculos y Resultados

a) Con los datos de las Tablas 01 y 02 (referenciales y medidos, respectivamente), calcule el error relativo

porcentual para las resistencias y anótelas en la Tabla 07.

b) Con los datos de las Tablas 03 y 05 (referenciales y medidos, respectivamente), calcule el error relativo

porcentual para las resistencias equivalentes y anótelas en la Tabla 07.

1

FISICA II: REPORTE DE LABORATORIO

Laboratorio 03: Mediciones de resistencia y voltaje

A. TOMA DE DATOS

Tablas 01: Valores referenciales de resistencia según el código de colores

Códigos

Resistor

Línea

Nº 1

Línea

Nº 2

Línea

Nº 3

Tolerancia

(%) Resultado

Color/ Dígito

Color/ Dígito

Tabla 02: Medida de las resistencias y su respectiva incertidumbre

Valor medido ( )

Calculo de incertidumbre

( ) Resultado

( )

Asociación de resistencias en serie:

Tabla 03: Valores de resistencia medida y referencial en un circuito en serie

Tabla 04: Valores de los voltajes medidos y referenciales en un circuito de resistencias en serie

Voltaje medido en los

resistores ( ) Voltaje referencial en los resistores ( )

(

)

(

)

APELLIDOS y NOMBRES Curso Profesor Fecha/Hora No Reserva Parecer

Medida (en ) Resistencia equivalente Referencial ( )

2

Asociación de resistencias en paralelo:

Tabla 05: Valores de resistencia medida y referencial en un circuito en paralelo

Tabla 06: Valores de voltaje medido en un circuito de resistencias en paralelo

Voltaje en los resistores

(V) Calculo de incertidumbre

( ) Resultado

B. CÁLCULOS Y RESULTADOS

Tabla 07: Cálculo del error relativo porcentual para las resistencias

Resistor

Valores

referenciales

( )

Valores

medidos

( )

|

|

(serie)

( )

C. CONCLUSIONES Resuma brevemente la experiencia enfatizando si en ésta se consiguió comprobar los logros/hipótesis iniciales. Caso contrario, indique los factores por los cuáles esto no fue posible y proporcione algunas recomendaciones finales para el correcto desarrollo de la experiencia. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Medida (en ) Resistencia equivalente Referencial ( )

( )

3

Physics Open-Lab Ingeniería USIL

Experimento número: __________ Fecha: _________

Código de Reserva: __________

PARECER:

Concluido Satisfatóriamente (CS)

No concluido (NC)

CS ( ) NC ( )

Apellidos y Nombres: _______________________________________ Curso: ______________________

Profesor del Curso: _________________________________________ Bloque: _____________________

Recibido por: __________________________ Firma del estudiante: _____________________

Physics Open-Lab Ingeniería USIL

Experimento número: __________ Fecha: ________________

Código de Reserva: ___________

PARECER:

Concluido Satisfatóriamente (CS)

No concluido (NC)

CS ( ) NC ( )

Apellidos y Nombres: ______________________________________ Curso: ______________________

Profesor del Curso: _________________________________________ Bloque: _____________________

Recibido por: __________________________ Firma del estudiante: _____________________

Physics Open-Lab Ingeniería USIL

Experimento número: __________ Fecha: ________________

Código de Reserva: ___________

PARECER:

Concluido Satisfatóriamente (CS)

No concluido (NC)

CS ( ) NC ( )

Apellidos y Nombres: ______________________________________ Curso: ______________________

Profesor del Curso: _________________________________________ Bloque: _____________________

Recibido por: __________________________ Firma del estudiante: _____________________