UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ORUROFACULTAD NACIONAL DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA III

CAPITULO: INSTRUMENTOS ELECTRICOS PARA MEDICIONTEMA: FUNCIONAMIENTO Y MANEJO DE LOS INTRUMENTOS DE LABORATORIO.

1. OBJETIVOS.

Conocer todas las características de funcionamiento y uso de los instrumentos de medida.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.

En este capitulo solo se hará un estudio del principio básico de funcionamiento de los instrumentos de medida eléctrica que se utiliza en el laboratorio, se expondrá los aparatos eléctricos más importantes que se utilizara a manera de referencia técnica y física.

No es necesario hacer un detalle de todos los aparatos de laboratorio pues, se sale de los objetivos trazados en un principio.

Además podemos mencionar que estos instrumentos de medición se pueden clasificar en dos grandes grupos. Instrumentos analógicos. Instrumentos digitales

2.1. INSTRUMENTOS ANALÓGICOS.

Estos instrumentos son para medir magnitudes eléctricas tales como corriente, tensiones, potencia, etc., utilizan variaciones de corriente en forma continua en el tiempo.

Entre estos instrumentos podemos mencionar:

Galvanómetro Amperímetro Voltímetro Wattimetro Ohmiómetro Tester o multitester. Osciloscopio.

Estos instrumentos de medición tienen una aguja sobre una escala que se oscila mostrando varias lecturas antes de llegar a identificar el valor que se desea medir.

PRINCIPIO DINAMICO DE FUNCIONAMIENTO DE UN INSTRUMENTO ANALOGICO.

Todos los instrumentos analógicos tienen un principio básico de funcionamiento, para el presente estudio se vera el instrumento en forma mas sencilla en cuanto se refiere a su aspecto constructivo. Este instrumento básico se muestra en forma de un diagrama

1 2 30 4 0

GALVANOMETRO

Este instrumento básico esta construido por una bobina que es alimentada por corriente continúa desde una batería. La corriente eléctrica en la bobina produce un campo magnético a su alrededor que se presenta por las líneas de inducción magnética. En medio de la bobinas se coloca un imán conjuntamente con la aguja en el polo norte (N) de imán con el lado norte que se predice en la bobina y el polo sud es atraído por el mismo lado norte de la bobina.

GALVANOMETRO INSTRUMENTO DE CARRETE MOVIL.

El instrumento llamado de carrete móvil, puede ser considerado como un galvanómetro. Todos los instrumentos funcionan bajo las características de este instrumento. La bobina de este instrumento permite la circulación de corriente eléctrica de 300 A y soporta una tensión de 60 mV. El galvanómetro puede ser utilizado como vatimetro y amperímetro.

GALVANOMETRO

AMPERÍMETRO.

El amperímetro siempre se conecta en serie con la línea por la que pasa la corriente que se va a medir.El amperímetro mide la cantidad de electricidad o mejor dicho la cantidad de corriente, en Culombios, que pasa por el en un segundo.El medidor de la figura mide la corriente total del circuito y muestra su circuito de conexión para el amperímetro.

Para medir la corriente en una de las tres ramas debe trasladarse el medidor a los puntos X, Y o Z indicados. Como se conoce que un amperio es la medida de la corriente pero este valor es muy grande, se emplea con frecuencia miliamperios. En algunos casos se emplean microamperios. Donde un miliamperio es la milésima parte de un amperio y un microamperio es la millonésima parte de un amperio.

REOSTATO

BATERIA

1 0 2 1 3

VOLTÍMETRO.

El voltímetro mide la diferencia de potencial o tensión o fem. a través de un circuito .Se conecta siempre en paralelo a través de la diferencia de potencial que se va a medir, como nos muestra la figura.La unidad que utiliza el voltímetro es el voltio, donde:

VOLTIO = AMPERIO * OHMIO

E = I * R

VATIMETRO.

El vatímetro mide la potencia. Puede considerarse como un voltímetro y un amperímetro combinados en tal modo que señala en la escala el producto de la corriente por la tensión.

Por tanto se conecta a través de la diferencia de potencial y también en serie con la línea que pasa la corriente puede tener tres o cuatro terminales, mientras que la mayoría de los otros terminales solo tiene dos.En la figura se muestra un vatímetro con tres terminales, indicándose con líneas de trazos la conexión necesaria cuando se utiliza el cuarto terminal.En muchas aplicaciones prácticas se utiliza en vez de un vatímetro un amperímetro y un voltímetro. Donde multiplicando los valores de ambos se obtiene el valor de la Potencia. Además en la figura se muestra el modo en el que se debe conectar el vatímetro.La unidad de medida del vatímetro es el Watio (W) que es resultado de:

WATIO = AMPERIO * VOLTIO Ω

OHMIMETRO.El ohmimetro sirve para medir la resistencia de materiales.Es un amperímetro sensible con una batería interna encerrados ambos en una caja de baquelita. Solamente puede utilizarse cuando la resistencia que se va a medir esta en un circuito muerto es decir cuando p0or la citada resistencia no pasa ninguna corriente.Generalmente es un medidor portátil con cables flexibles como se indica en la figura.

W

VATIHORIMETRO.El watihorimetro mide la energía eléctrica, en realidad es un motor eléctrico unido por engranajes a una aguja indicadora similar a las manecillas del reloj . El ángulo que gira el indicador depende de la corriente que pasa por el medidor y la carga y el tiempo que circule en el mismo.En la figura se muestra como se conecta un Vatihorimetro en un circuito simple.Su unidad de medida es el Vatio-hora y sus derivados.

OSCILOSCOPIO.

El osciloscopio es un instrumento que nos permite medir y visualizar señales eléctricas y electrónicas.Su funcionamiento se basa en el tuvo de rayos catódicos como se ve en la figura.

ANODO CATODO ACELEADOR

FILAMENTO ANODO CAMPO ELECTRICOPARTES DEL MULTITESTER ANALÓGICO

1. Escala graduada

2. Magnitudes físicas y funciones que mide

el multitester

3. Zócalo para probar transistores

4. Perilla de ajuste del Ohmimetro

5. Selector de rangos

6. Terminales: rojo (positivo), negro

(negativo)

7. Aguja indicadoraRANGOS DE ESCALA

ACV Voltímetro de corriente alterna Mide desde 0 hasta 1000 voltios

DCV Voltímetro de Corriente Continua o directa Mide desde 0 hasta 1000 voltios

DcmA Miliamperímetro de corriente directa

Mide desde 0 hasta 250 miliamperios

Ω Óhmetro Mide desde 0 Ω hasta 20000 KΩ.

HFE Factor de amplificación de un transistor Tiene una escala desde 0 hasta 1000 IC/IB

Db Decibeles, mide la energía acústica Tiene una escala desde –20 hasta 22 decibeles

TEMP Mide la temperatura en ºC. Tiene una escala desde –30 hasta 200 ºC

BATT. 1.5V Mide la energía de la pila seca Tiene una escala desde 0 V. Hasta 1.5 V.

2.2. INSTRUMENTOS DIGITALES.

Estos instrumentos son de reciente tecnología en instrumentación, sirven, también para medir magnitudes eléctricas. Generalmente estas magnitudes eléctricas son señales del tipo analógico. Estos instrumentos convierten la señal analógica en uno del tipo digital, de manera que las lecturas se efectúan mostrando directamente la referencia de la magnitud que se esta midiendo sin mostrar las lecturas que podrían haber antes del valor final.

TESTER DIGITAL:

Los tester digitales poseen una alta resistencia de entrada por lo que en circuitos comunes su uso no altera el funcionamiento del mismo, es posible que circuitos digitales se deba tener cuidado al momento de realizar la medida a fin de no afectar en el funcionamiento del circuito.No son rápidos ante cambios de tensión bruscos y pueden ser influenciados por ruidos externos dando una lectura errónea Este tipo de tester funcionan con una batería, poseen un fusible de protección el cual en caso de quemarse debe reponerse por uno del mismo valor.

Generalidades a tener en cuenta a la hora de la medición

La lectura es de simple lectura ya que es mostrada mediante el display (1) y las únicas correcciones que se deben hacer es agregarle o quitarle 0 al numero mostrado Por ejemplo si estamos en la escala 3 (20KΩ) y leemos el numero 12 en el display el valor real seria 12 KΩEn caso que el display indique un signo – esto puede ser por incorrecta polaridad o por encontrarnos con valores negativos reales, así que se debe verificar la polaridad a fin de no obtener una medida errónea Los números de las escalas muestran los valores máximos que el instrumento puede medir en dicha escala en el caso de querer medir una tensión de 21V no podremos usar la escala de 20V si no que la que le sigue Primero se debe conectar las puntas del tester en el sócalo 11 (Punta roja) y en el sócalo 10 ( Punta negra) luego se debe medir la resistencia poniendo el selector en 13 en la escala 3

C.C: Una ves conectada las puntas en los sócalos correspondientes (de la misma forma que para medir Ω) procedemos a seleccionar la escala 2 (tener cuidado de no medir una tensión superior que la muestra la escala puede producir daño del instrumento) si no se conoce aproximadamente la tensión que se va a medir empezar por la escala mas alta e ir bajando hasta obtener la lectura

deseada C.A:Se procede que de la misma manera que para medir CC con la diferencia que en ves de seleccionar la escala 2 usaremos la escala 8

Corriente(C.C):Tenemos 2 escalas de corriente en el instrumento una es para corrientes pequeñas (escala 7)y las puntas se conectan de la misma manera que las otras escalas y la otra es la escala 6 y se debe conectar la punta roja del tester en el sócalo 12 Medición de ganancia de transistores Par medir la ganancia de los transistores debemos poner el selector 13 en la escala hFe y poner el transistor en el sócalo 4 (el mismo dice el modo de conexión) Medición de diodosDebemos poner el selector (13) en la escala 5 , el display nos indicara la caída de tensión del diodo de modo que si el mismo indica cercano a 0.6 será un diodo de silicio

PARTES DEL MULTITESTER DIGITAL

Continuidad , prueba de diodos y resistencias :

Tensión en DC

Corriente en DC

Capacitancia o capacitores :

Display de cristal líquido. 2- Escala o rango para medir resistencia. 3- Llave selectora de medición. 4- Escala o rango para medir tensión en continua (puede indicarse DC en vez de una linea continua y otra punteada). 5- Escala o rango para medir tensión en alterna (puede indicarse AC en vez de la línea ondeada). 6- Borne o “jack” de conexión para la punta roja, cuando se quiere medir tensión, resistencia y frecuencia (si tuviera), tanto en corriente alterna como en continua. 7- Borne de conexión o “jack” negativo para la punta negra. 8- Borne de conexión o “jack” para poner la punta roja si se va a medir mA (miliamperes), tanto en alterna como en continua. 9- Borne de conexión o “jack” para la punta roja cuando se elija el rango de 20A máximo, tanto en alterna como en continua. 10-Escala o rango para medir corriente en alterna (puede venir indicado AC en lugar de la línea ondeada). 11-Escala o rango para medir corriente en continua (puede venir DC en lugar de una línea continua y otra punteada). 12-Zócalo de conexión para medir capacitares o condensadores. 13-Botón de encendido y apagado.

3. SIMBOLOGIA ELECTRONICA

a) SÍMBOLOS INDICADOS EN EL CUADRANTE.

CIRCUITOS A LOS QUE PUEDEN SER ACOPLADOSCIRCUITO SIMBOLO CIRCUITO SIMBOLO

De corriente continua

Trifásico no equilibrado (tres hilos)

De corriente alterna

Trifásico no equilibrado(3 hilos)

De corriente continua y alterna

Trifásico (4 hilos)

DISPOSICIÓN DEL INSTRUMENTO

DISPOSICIÓN SIMBOLO DISPOSICION SIMBOLO

Instrumento a usar con cuadrante vertical

Instrumento a usar con cuadrante inclinado

Instrumento a usar con cuadrante horizontal

Angulo de inclinación (facultativo)

TENSIÓN DE PRUEBATENCION SIMBOLO TENSION SIMBOLO

Tensión de prueba 500v Tensión de prueba 5000v

Tensión de prueba 2000vTensión de prueba 9000v

b) SÍMBOLOS GRAFICOS PARA INSTRUMENTOS DE MEDIDA.

TIPO DE INSTRUMENTO INDICADOR REGISTRADOR

ESQUEMA INTERNO DE PRINCIPIO.

Voltímetro

Frecuencimetro

Amperímetro.

Vatímetro.

Varmetro.

Ohmetro.

Fasimetro.

Sincronoscopio.

No se emplean aparatos registradores.

Indicador del sentido de la corriente.

d) OTROS SÍMBOLOS.

SIMBOLO DESCRIPCION

PRECAUCION (ADVERTENCIA)LEER LAS INSTRUCCIONES DE USO.

PELIGRO.PRECAUCION EN EL USO.

Ohmetro.(PERILLA DE AJUSTE A CERO).

BLINDAJEELECTROSTATICO.

4. BIBLIOGRAFIA

www.sc.ehu.es/sbweb/fisicaIII.htm Guía De Laboratorio Autor Anónimo

http://www.sc.ehu.es/sbweb/instrumentos/electronica.htmwww.sc.ehu.es/sbweb/intrumentos_elctronicos.htmes.wikipedia.org/wiki/electronica