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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

CURSO : LABORATORIO DE FISICA II

DOCENTE : FLORES MELENDEZ Juan Marcos

TEMA : EQUIPOS EN INSTRUMENTOS DE MEDIDA

FACULTAD : INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

INTEGRANTES : - CASTILLO RAMOS SOLIN - CERDA ARELLAN JOSE LUIS -

-

CICLO : III

TURNO : NOCHE

HORARIO : MIERCOLES 18:30 – 20:00 PM

F. REALIZACIÓN : MIERCOLES, 05 de Setiembre de 2012

F. ENTREGA : MIERCOLES, 12 de Setiembre de 2012

LIMA-PERU

2012

LABORATORIO N° 01Laboratorio de Física II Página 1

EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA

1. OBJETIVOS

1.1 Conocer el manejo de los equipos e instrumentos de medida.1.2 Aprender a utilizar los materiales o accesorios que son empleados en los experimentos sobre

electricidad y magnetismo.1.3 Reconocer errores que se cometen al efectuar mediciones de corrientes, voltajes y resistencias.

2. MARCO TEORICO

Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñados según naturaleza de la corriente, es decir, si es alterna, continua o pulsante. En todas ellas los parámetros a medir generalmente son: voltaje de la tensión e intensidad de la corriente. Los instrumentos que miden la tensión se denominan voltímetros y los que miden la intensidad amperímetros. Estos aparatos varían según el tipo de corriente. Por ejemplo, no podemos medir la corriente alterna con un amperímetro diseñado para medir corriente continua y viceversa. Otro instrumento de medición es el ohmímetro el cual mide la resistencia eléctrica.

2.1 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

Según su precisión y tipo de trabajo se clasifican en.

1. Instrumentos de Laboratorio.

2. Instrumentos Portátiles.

3. Instrumentos de Tablero.

La precisión de un instrumento de medida depende del proceso tecnológico con que fue fabricado y esto determina su clase. Los instrumentos de laboratorio tienen un alto grado de precisión estando su clase o error porcentual entre 0 y 0.2%

Los instrumentos portátiles vienen fabricados con un error porcentual entre 0.5 y 2.5%. Los instrumentos de tablero, de tipo operacional, están diseñados para fijarlos en un lugar específico para cumplir funciones muy concretas y su error porcentual está ubicado entre 1.5 y 5%.

Por ejemplo: ¿Qué significado tiene decir que un instrumento es de clase 0.5%? Esto significa que cuando el instrumento está midiendo en lo máximo de esta escala, hay un error en la medición por el orden de 0.5%.

Otra forma de clasificación es:

1. Instrumentos analógicos: Son aquellos que utilizan el sistema de aguja y escala en la

medición.

2. Instrumentos digitales: Son aquellos hechos con una pantalla de cuarzo líquido u otro material.

Son instrumentos de alta precisión.

Los instrumentos analógicos pueden clasificarse según el sistema motor de la aguja en:

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1. Instrumentos Electrodinámicos. 2. Instrumentos de Inducción.

3. Instrumentos Electrostáticos. 4. Instrumentos Electrotérmicos.

5. Instrumentos Magnetoeléctricos. 6. Instrumentos Electromagnéticos.

Los instrumentos analógicos tienen unos símbolos de información general que vienen

grabados en el cuadrante. Estos son:

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1. Símbolos de Información General:

Marca de fabrica

Año de fabricación.

Número de fabricación.

Unidad de medición.

2. Símbolos correspondientes al uso:

Símbolos del sistema motor:

Símbolos del sistema de corriente:

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Símbolos de posición de trabajo:

Símbolos de tensión de prueba de aislamiento:

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2.2 REFERENCIA DE ALGUNOS DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS EN EL LABORATORIO

2.2.1 VOLTIMETRO

Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta, la diferencia potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de artefactos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general, dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica. Los voltímetros, en esencia, están constituidos de un galvanómetro sensible que se conecta en serie a una resistencia extra de mayor valor. A fin de que durante el

proceso de medición no se modifique la diferencia de

potencial, lo mejor es intentar que el voltímetro utilice la menor cantidad de electricidad posible. Lo anterior es posible de regular con un voltímetro electrónico, el que cuenta con un circuito electrónico con un adaptador de impedancia. Para poder realizar la medición de la diferencia potencial, ambos puntos deben encontrarse de forma paralela. En otras palabras, que estén en paralelo quiere decir que se encuentre en derivación sobre los puntos de los cuales queremos realizar la medición. Debido a lo anterior, 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, aún contando con una corriente eléctrica de baja intensidad, el aparato cuente con la fuerza necesaria para mover la aguja.

2.2.1.1 CLASIFICACIONPodemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento.

Voltímetros electromecánicosEstos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.

Voltímetros electrónicosAñaden un amplificador para proporcionar mayor impedancia de entrada

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(del orden de los 20 mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos modelos ofrecen medida de "verdadero valor eficaz" para corrientes alternas. Los que no miden el verdadero valor eficaz es porque miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente fórmula:

Voltímetros vectorialesSe utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.

Voltímetros digitalesDan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

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El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

2.2.2 AMPERIMETRO

Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.Si hablamos en términos básicos, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, podemos disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad

de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante.

2.2.2.1 CLASIFICACIONLos sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico, electromagnético y electrodinámico, cada una de ellas con su respectivo tipo de amperímetro.

Amperimetro MagnetoelectricoPara medir la corriente que circula por un circuito tenemos que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentación y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienen una

bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que queremos medir,

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tienen un tamaño muy reducido. Por todo esto, podemos decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un amperímetro cuyo sistema de medida sea magnetoeléctrico, va a estar limitada por las características físicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor límite de lo que podemos medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que vamos a usar no puede ser de amperios sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir podemos colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivación pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o podemos conectarlas nosotros externamente.

Amperimetro Electromagnético

Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras pero de gran sección. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Para que pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no podemos usar resistencias en derivación ya que producirían un calentamiento que conllevaría errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua como la alterna. Siendo solo válidas las medidas de corriente alterna para frecuencias inferiores a 500 Hz. También se puede agregar amperimetros de otras medidas eficientes.

Amperimetro ElectrodinámicoLos amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.

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3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1 EQUIPOS Y MATERIALES

Una (01) Fuente de Poder

Un (01) Amperimetro analogico

Un (01) Voltimetro analogico

Un (01) Multimetro analógico Metra máx. 2

Un (01) Multimetro Digital Prasek Premium PR-85

Un (01) Multimetro Digital PeakTech 3340 DMM

Un (01) Tablero para conexiones (Protoboard Leybold)

Un (01) Reostato

Puentes de conexión

Cables rojo azul y negro

Resistencias de carbón(47Ω, 100 Ω, 4.7k Ω, 10k Ω)

Interruptores

FUENTE DE PODER AMPERIMETRO ANALOGICO

DFDFDF DFDFDF

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DFDF DFDF

DFDF DFDF

3.2 PROCEDIMIENTO

3.2.1 SISTEMA EXPERIMENTAL

Realizamos el montaje experimental que se muestra más adelante reconociendo cada equipo y material que se utilizará.

Conectamos el Detector de Movimiento Vernier al canal DIG/SONIC 1 de la interfaz.

Iniciamos sesión con el Software Logger Pro; visualizándose en la PC dos gráficos: la distancia vs. tiempo y velocidad vs. Tiempo, al cual se le puede agregar también el de aceleración vs. tiempo.

3.2.2 TOMA DE DATOSEste ítem hace referencia a la hoja elaborada durante el Laboratorio y firmada por el docente que adjuntamos a este informe.

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3.3 TRATAMIENTO DE DATOSEn este ítem mostraremos la información calculada y trabajada en la tabla Nro. 2De esta tabla Nro. 2 trabajamos manualmente en hojas milimetradas las gráficas que adjuntamos -POSICION vs TIEMPO-VELOCIDAD vs TIEMPO

4. CUESTIONARIO4.1 ¿Existe relación entre el valor de la aceleración de la gravedad y la masa del cuerpo

empleado?

4.2 ¿Qué factores pueden causar las diferencias entre el valor obtenido y el valor referencial comúnmente aceptado para la aceleración de la gravedad. g = 9.8 m/s2 ?

4.3 Utilizando los datos de la tabla realice un ajuste de curvas de forma manual(Ver Anexo: Graficas y Ajuste de Curvas), para la grafica h vs t (altura vs tiempo) y determine el valor de la aceleración de la gravedad. Compare este resultado obtenido experimentalmente con el valor referencial(9.8 m/s2). Indicar el error absoluto y el error relativo porcentual.

4.4 Demostrar que el valor de la gravedad de referencia es 9.8 m/s2, considerando la masa y el radio ecuatorial de la tierra constantes. (Ver Apéndice B: Constantes Físicas)

5. OBSERVACIONES

5.1

5.2

5.3

5.4

6. CONCLUSIONES

6.1

6.2

6.3

7. RECOMENDACIONES

Culminado el laboratorio en conjunto con mis compañeros de grupo concordamos entre todos en las siguientes recomendaciones:

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7.1 Cuando trabajemos en equipo, debemos limitar en lo posible el número de personas y cosas a nuestro alrededor, esto nos permitirá mantener nuestra seguridad y la de nuestros compañeros.

7.2 Se evitar el amontonamiento desordenado de puntos conductores, aparatos y otros objetos, esto solo conduce a pensar descuidadamente y a ocasionar corto circuito, choques eléctricos y otros accidentes. No permita estas condiciones de trabajo. Desarrolle hábitos de procedimientos sistemáticos.

7.3 Se debe tener mucho cuidado con los capacitores, pueden retener la carga durante algún tiempo. No sólo solo sufrir de un choque peligroso sino que hasta puede ser fatal. Si se excede la tensión nominal de los capacitores electrolíticos se pueden invertir sus polaridades e incluso explotar.

7.4 Se debe conectar en paralelo; o sea, directamente sobre los extremos del equipo elemento del circuito que se desea medir, pero nunca sobre un conductor ya que sobre los conductores la caída de voltaje es muy pequeña.

7.5 Verifique que el circuito en el cual trabaja, no tenga cables sin aislantes (pelados), si su aislamiento está roto o agrietado, no haga uso de ellos. Por lo que, evite hacer conexiones entre cables, en donde queden libres sus extremos.

7.6 Aunque prudente, no es necesario cortar la energía para conectarlo, a menos que el equipo a medir sea tan complicado que se pueda hacer un cortocircuito con la puntas del voltímetro o que ponga en peligro la vida de la persona que realiza la medición.

7.7 Nunca se debe intentar medir alta tensión con un voltímetro común porque se corre el riesgo de recibir una descarga eléctrica.

7.8 Previamente a la conexión de un voltímetro se debe conocer aproximadamente el valor de la tensión ya que estos aparatos están diseñados para diferentes rangos de voltaje (por ejemplo: hasta 300 voltios, 100 voltios, 1500 voltios, ó 1.5 K.V., 300 voltios o 3 K.V., etc).

8. REFERENCIAS

8.1 LIBROS

Electricidad Basica 7° Grado10ª ediciónCaracasCabrita, O. y Dominguez, P. (2006)

d F F F f

8.2 PAGINAS WEB

http://www.lawebdefisica.com/ Df Df

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