UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA

LA MOLINA

AMPERIMETROS, VOLTIMETROS Y RESISTENCIAS ELECTRICAS

Informe N°01INTEGRANTES:

20101475 Condori, Gabriela20100452 Enciso, wilfredo20101467 Carhuavilca, Ricardo20121355 Reyes pamela

PROFESOR:

Tang

2015

l) OBJETIVOS

1. Conocer el funcionamiento del amperímetro y voltímetro.2. Identificar resistencias por código de colores.3. Usar el multímetro digital para medir voltajes, resistencias y entender sus

características para ser usado adecuadamente en un circuito eléctrico.

ll) TABLA DE DATOS

Experimento 1

Tabla l

Experimento 2

Tabla ll

Procesamiento de datos

N Voltaje Intensidad de corriente (A)

Resistencia teorica

(Ω)Exp. Teo.1 5.99 0.9 1.27 4.7k2 5.80 1.35 1.93 3k3 5.94 3.9 5.94 1

N V 1

V2 I(A) R1(Teo) (Ω)

R2(Teo)

(Ω)Exp. Teo

4.95

1.07 0.75 1.05 4.7 1

1.9

5.06 1.05 1.5 1 3

Tabla lll

Tabla lV

N V1 +V2 Error (%)1 6.02 0.33%2 6.96 16%

lll) CUESTIONARIO

1. ¿Cómo debe conectarse un amperímetro para medir la corriente en un dispositivo?Un amperímetro, instrumento que mide la intensidad de la corriente eléctrica, debe conectarse en serie a un circuito; es preciso interrumpir el circuito en algún punto para conectar entre los dos puntos el amperímetro. De esta manera, la corriente que circula a través de la bombilla, que es la misma que saldrá por el generador, también pasará a través del amperímetro; dando lugar a una indicación en función de la magnitud de intensidad que circule. Otra consideración a tomar en cuenta es que los terminales del amperímetro tienen polaridad, por lo que por ejemplo el terminal positivo (+) se debe conectar al punto positivo del circuito. (Hermosa Donate, 2011)

N R (teo) (Ω) R (Exp) (Ω) Error (%)1 4.7 6.65 41.5

2 1 4.30 3303 3 1.52 49.3

Figura 1. CONEXIÓN DE UN AMPERÍMETRO

(Hermosa Donate, 2011)

2. ¿Cómo debe ser la resistencia de un amperímetro? ¿Por qué?

El amperímetro:

Como su nombre lo indica este instrumento mide intensidades de corriente. Su símbolo, para poder identificarlo en un circuito, es éste:

Su característica operativa principal es que mide la corriente que lo

atraviesa, de modo que para medir una corriente cualquiera en medio de un circuito habrá que cortar los cables y colocarlo en serie con lo que venga, de modo tal que la corriente que se desea medir pueda atravesarlo. Ejemplo:

Lógicamente el circuito con amperímetro no es el mismo que el circuito sin amperímetro, ya que cuando el artefacto está colocado para medir, la corriente debe atravesar una resistencia más (la del propio amperímetro) de modo que la corriente medida es menor que la corriente que se desea medir (a mayor resistencia, menor corriente). Este conflicto se soluciona fabricando amperímetros de muy baja resistencia (al menos: resistencia despreciable respecto a las resistencias presentes en el circuito) de modo

que la corriente medida no difiera mucho de la que se desea medir.

Esto nos define la característica principal del amperímetro ideal: su resistencia es nula.

RA = 0

Por otro lado eso permite que ignoremos su presencia

Y, simplemente, lo retiras, unes los cables donde estaba el amperímetro y resuelves el circuito sin amperímetro. La lectura del amperímetro, que seguramente estaba aludida en el enunciado del ejercicio, no es otra cosa que la intensidad de corriente que atraviesa la resistencia que estaba en serie con el amperímetro, en nuestro ejemplo: i2.

Optimización:

El margen de un amperímetro puede hacerse mayor colocando un shunt al mismo. Un shunt no es otra cosa que una resistencia muy baja conectada en paralelo con el cuadro móvil (Fig. 7-4). Los shunts se hacen generalmente con materiales de coeficientes de temperatura muy bajos. Generalmente son resistencias de precisión y tolerancia baja (2% o menos).Un shunt extiende el rango de un amperímetro al derivar la mayor parte de la corriente del cuadro movil. El valor de la resistencia de un shunt se determina fácilmente usando la ley de Ohm y las relaciones de los circuitos en paralelo.La resistencia interna total de un amperímetro es menor que la resistencia del shunt a causa de que el shunt está en paralelo con el cuadro móvil. En general, la resistencia

interna debe ser la más baja posible. Cuando un amperímetro se intercala en un circuito, no se debería añadir al circuito una resistencia importante.

3. ¿Cómo debe conectarse un voltímetro para medir la corriente en un dispositivo?

Para que un voltímetro 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. La consideración de la polaridad en este caso también es relevante.

Figura 1. CONEXIÓN DE UN VOLTÍMETRO(Hermosa Donate, 2011)

4. ¿Cómo debe ser la resistencia interna de un voltimetro? ¿Por qué?

El voltímetro debe contar con una resistencia interna lo más alta que sea posible, de modo que su consumo sea bajo, y así permitir que la medición de la tensión del voltímetro se realice sin errores. Para poder cumplir con este requerimiento, los voltímetros que basan su funcionamiento en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, poseen unas bobinas con hilo muy fino y de muchas espiras, a fin de que, aun contando con una corriente eléctrica de baja intensidad, el aparato cuente con la fuerza necesaria para mover la aguja Aunque la resistencia de la derivación para grandes corrientes es menor que para las pequeñas, la potencia absorbida es mayor, debido a que es proporcional al cuadrado de la corriente y a la resistencia. Para corrientes pequeñas la derivación se acomoda por lo general dentro de la caja del instrumento. Para corrientes intensas el gran tamaño necesario para una adecuada disipación del calor se hace necesario el montaje externo, lo que tiene la ventaja que el instrumento puede encontrarse lejos de la derivación, incluso en un cuarto separado.

En un instrumento de bobina móvil, no es posible hacer la resistencia de la bobina suficientemente grande, por lo que se conecta en serie con la Bobina un resistor R de eureka o de otra aleación de alta resistencia, con un despreciable coeficiente de temperatura; a esta resistencia se le llama a veces un resistor de multiplicación o multiplicador, porque permite leer en el instrumento un alto voltaje V, con sólo un bajo voltaje V, aplicado a través de la bobina. Por lo general, el multiplicador se monta dentro de la caja del instrumento, pero puede estar afuera si la gama de medidas es muy grande.

Voltímetro de bobina móvil. La mayoría de los voltímetros no miden la d.d.p. como tal, sino que toman una pequeña corriente de operación proporcional a aquélla; pueden considerarse por tanto como miliamperimetros de alta resistencia, calibrados en voltios.

El voltímetro debe tomar solamente una corriente pequeña que no perturbe apreciablemente el circuito donde se conecta. La recíproca de la corriente total es usada a menudo como una medida de, esta propiedad.

5. ¿Se puede usar el voltímetro y amperímetro por encima de sus rangos establecidos? Fundamente su respuesta.

Se podrían utilizar, sin embargo esto ocasionaría lecturas incorrectas o dificultaría la lectura de la medida. Según Hermosa Donate (2005) si se realiza una medida de intensidad de corriente fuera de los rangos del amperímetro el campo magnético formado sería mucho mayor a los valores que pueda expresar el aparato, por lo que la aguja indicadora se desplazara en su totalidad hacia el máximo valor sin encontrar un tope que impida su desplazamiento, obteniéndose un dato erróneo. En el caso del voltímetro ocurriría lo mismo.

6. analice e interprete los resultados de la tabla III.

La resistencia teóricas (N° 1, 2 y 3) difiere enormemente con los valores de la resistencia experimentales, por ello que tenemos un error porcentual de 41.5, 330, 49.3 % respectivamente.

Esto puede ser debido a la no calibración del equipo a utilizar, mal método de aplicación por el alumno, factores ambientales, mal posicionamiento, mucho tiempo conectado al circuito -ocasionando un calentamiento de ésta, generando falsos resultados-, una mala conexión en el circuito, etc.

Según Serway (2005), el efecto calorífico, también llamado efecto Joule, puede ser explicado a partir del mecanismo de conducción de los electrones en un metal. La energía disipada en los choques internos aumenta la agitación térmica del material, lo que da lugar a un aumento de la temperatura y a la consiguiente producción de calor. La ley de Joule, por su parte, puede ser enfocada como una consecuencia de la interpretación energética de la ley de Ohm. Si I.R representa la energía disipada por cada unidad de carga, la energía total que se disipa en el conductor en forma de calor, cuando haya sido atravesado por una carga q, será:

Q = q.I.R

7. Analice e interprete los resultados de la Tabla IV

En el caso de la medida del voltaje, al utilizar el multímetro, que se encontraba en mejores condiciones funcionales, explicaría los bajos porcentajes de error y diferencia entre los valores teóricos y experimentales. Estas diferencias entre los valores pudieron deberse básicamente a errores humanos, al no tomar con precisión los terminales del voltímetro y el circuitos, o no esperar el tiempo adecuado para que la magnitud que indicaba el aparato se quedara estable.

8. En el circuito que se muestra halle las lecturas del amperímetro y voltímetro,

considerando que tiene la resistencia interna como se indica en la figura.

Inicialmente se calcula la resistencia equivalente:

1º La resistencia interna del voltímetro y la resistencia de 200 Ω que están conectadas en

paralelo.

Req = 200 (10000)

10200

Req 1 = 196.08 Ω

2º La Req 1 y la resistencia interna del amperímetro cuya disposición es en serie.

Req = 196.08 + 5 = 201.08 Ω

Ahora se procede a calcular la Intensidad del circuito.

I = V => I = 0.099 A => lectura del amperímetro

R

Por último se calcula el voltaje de la Req1 :

V = 196.08 x 0.099 = 19.5 v => lectura del voltímetro

9. Una corriente pasa por una resistencia R al ser medida por un amperímetro de resistencia interna RA, indica un cierto valor. Si dicha corriente mide con otro amperímetro cuya resistencia es la mitad. ¿Su valor aumenta o disminuye? Fundamente su respuesta.

Gracia y Burbano (2003) nos señalan que la resistencia del amperímetro no debe modificar la intensidad de corriente que queremos medir, y por ello un amperímetro ideal debería tener resistencia nula.Tomando en cuenta esto, podemos decir que a medida que la resistencia interna de un amperímetro sea menor, la intensidad de corriente eléctrica medida por este aparato será mucho más precisa. En este caso si antes la resistencia interna tenía un valor RA y luego tiene un valor de 0,5 RA, el valor de I aumentará.

10. Se mide la diferencia de potencial (voltaje) de una resistencia con un voltímetro de resistencia interna RV, esta indica un cierto valor, en la misma resistencia interna que es el doble que el anterior. ¿Su valor aumenta o disminuye? Fundamente su respuesta.

De la misma manera que en la pregunta anterior se puede demostrar mediante conceptos matemáticos.

1er caso: V = I*R V = I*(1/R + 1/Rv)V = I*(Rv*R/R + Rv)

Figura1.Voltímetro de Resistencia interna RV

2do caso:

V = I*RV = I*(1/R + 2/Rv)V = I*(Rv*R/2R + Rv)

Figura2. Voltímetro de resistencia interna RV/2

Se aprecia de la misma manera que el ejemplo anterior que su valor va a disminuir.

11. Indique cuál es el valor de las resistencias que tienen los siguientes colores:

a. Azul, rojo,violeta,dorado 62x107 ± 5%b. Verde, amarillo, anaranjado, plateado 54x103 ± 10%c. Marrón, violeta, negro, sin color 17x100 ± 20%d. Amarillo, marrón, verde, dorado 41x105 ± 5%

12. Se desea comprar resistencias de 330, 33, 1k, 250k con una tolerancia de 10%. Diga usted qué colores es necesario mencionarle al vendedor.

Para las resistencias de:220Ω±10%: rojo, rojo, marrón y plateado330Ω ±10%: anaranjado, anaranjado, marrón y plateado33Ω ± 10%: anaranjado, anaranjado, negro y plateado1000Ω ±10%: marrón, negro, rojo y plateado250000Ω ±10%: rojo, verde, amarillo y plateado

lV) OBSERVACIONES

El amperímetro y voltímetro usado en la práctica no están midiendo bien la corriente eléctrica y el diferencial de potencial eléctrico respectivamente a pesar de que estos están calibrados, esto ocurre por el tiempo de uso que tienen los instrumentos.

V) SUGERENCIAS

Leer la guía de práctica anticipadamente a cada clase de laboratorio. Verificar si algún instrumento tiene alguna falla o avería. Calibrar los instrumentos (voltímetro y amperímetro) antes de iniciar la práctica. Mantener apagada la batería hasta armar completamente el circuito indicado en

la guía. Observar bien la polaridad correcta. La polaridad inversa causa que el medidor se

reflecte contra el mecanismo de tope y esto pudiera dañar la aguja. Los alambres y resistencias deben estar conectados de manera correcta en el

Protoboard y saber la dirección de la corriente para no tener errores de lectura.

Vl) CONCLUSIONES

Para producir una corriente eléctrica en un circuito se requiere una diferencia de potencial eléctrica, lo cual se logró conectando los extremos del circuito a las terminales opuestas de una fuente de alimentación constante.

La dirección de la corriente convencional (positiva) va del potencial alto (+) hacia el potencial más bajo (-).

La resistencia de un amperímetro debe ser mínima y la de un voltímetro máximo.

Se puede usar el voltímetro y el amperímetro por encima de sus rangos establecidos.

Vll) BIBLIOGRAFIA

BURBANO DE ERCILLA, S; GRACIA MUÑOZ, C. 2003. Física General. 32daEdición. Editorial Tebar. HERMOSA DONATE, A., 2005. Principios de Electricidad y Electrónica. Tomo 1. 2daEdición. Editorial Marcombo S.A. España. HERMOSA DONATE, A., 2011. Electrónica Aplicada. Editorial Marcombo S.A. España.

ELECTRICIDAD principios y aplicaciones. Richard J. Fowler. Formación profesional en electricidad y electrónica. Editorial REVERTÉ. s.a. 1994. España, Barcelona.

http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/tcieye/Apuntes/Instrumentos%20y %20mediciones%20_%20Rev2010.pdf. Autor: Ing. Pablo Morcelle del Valle. Fecha de publicación 2010 Serway, R. A- Jewett, J. W. 2005. Electricidad y magnetismo. 6ª edición. CengageLearning Editores.