MEDIDA DE RESISTENCIAS POR EL METODO INDIRECTO VOLTIMETRO-AMPERimetro, ley de ohm

Escuela profesional de ing. elctricalab. analisis de circuitos electricos 1

MEDIDA DE RESISTENCIAS POR EL METODO INDIRECTO VOLTIMETRO-AMPERimetro, ley de ohm

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERIAS DE PRODUCCION Y SERVICIOSESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

GUIA DE LABORATORIO DE ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS ILABORATORIO 02:MEDIDA DE RESISTENCIAS POR EL MTODO INDIRECTO VOLTIMETRO-AMPERIMETRO, LEY DE OHM1. OBJETIVO:a. Analizar y verificar en forma experimental la relacin que existe entre la tensin y la corriente en un elemento puramente resistivo RL de un circuito elctrico, utilizando el mtodo indirecto del Voltmetro y Ampermetro de esa manera verificar la ley de Ohm.2. FUNDAMENTO TEORICOPara determinar la resistencia de un elemento resistivo en un circuito elctrico, basta con medir la tensin y la intensidad de corriente del elemento y luego hacer uso de la ley de Ohm: R=V/I.La cantidad de corriente depende de la tensin aplicada por la fuente(f.e.m) y de la naturaleza del camino del conductor.Ademas se debe tener en cuenta que la resistencia del voltimetro ser mucho mayor que la resistencia del amperiemtro, de lo contrario medira la cada de tensin del amperiemtro.Un circuito resistivo ya sea con CC. o C.A se comporta exactamente igual, pues la tensin y la intensidad estn en fase, es decir que no existe el angulo de fase Cos(phi): en consecuencia la potencia es el producto de los voltios por amperios3. ELEMENTOS A UTILIZAR

1 Interruptor bipolar 220V, 5Amp. 1 Voltmetro C.C., 0-300volt. 1 Resistencia variable 0-42 Ohm, 4.2 Amp. 1 Ampermetro C.C., 0-24 Amp. 1 Potencimetro 0-11 ohmios, 8 Amp. 1 Multmetro digital 1 Fuente de alimentacin de C.C. Conductores de conexin Puente de Diodos Resistencia Variable 0 - 42 ohm

Voltmetro 6 600 Volt

Variac monofsico

Ampermetro C.C. 1mA 30AMultmetro DigitalAmpermetro C.C. 1mA- 30A

4. PROCEDIMIENTO Primer Caso.-i. Armar el circuito de la fig.

ii. Regular el potencimetro hasta obtener en el voltmetro (v1) la tensin de 12 voltios.iii. Manteniendo constante la tensin de 12 voltios en dicho Voltmetro, variar la resistencia RL desde su valor mximo, tomando un juego de 6 valores de (v) y (A) respectivamente.iv. Medir la resistencia interna del Voltmetro Rv y la resistencia interna del Ampermetro Ra.En el circuito del experimento propuesto en la fig.1, la resistencia (RL) ser:

Segundo Caso.- Armar el circuito de la fig.

Regular la tensin en el voltmetro hasta obtener 12 voltios. Manteniendo constante la tensin de 12 voltios en el voltmetro, variar la resistencia (RL) desde su valor mximo hasta el mnimo. Logrando obtener un juego de 6 valores. Medir la Resistencia Interna del Voltmetro (Rv) y la Resistencia interna del ampermetro (Ra).La resistencia (RL) del circuito de la Fig.2 del segundo caso ser:

Armado de Circuitos

5. DATOS EXPERIMENTALES

Los datos experimentales sern anotados en la tabla siguiente.

6. CUESTIONARIO.a. Ampliar el fundamento terico propuestoComo ya se ha dicho para medir la resistencia de un circuito elctrico se tiene que realizar sin tensin, si no es as el hmetro puede estropearse.

Para medir la tensin el voltmetro se conecta en paralelo. Un voltmetro tiene una resistencia interna muy grande (en teora infinita). Si ste se conecta en serie la resistencia del circuito ser infinita y no circular intensidad. No se corre riesgo de estropear el voltmetro, pero la medida ser incorrecta.

Para medir la intensidad el ampermetro se conecta en serie. Un ampermetro tiene una resistencia interna muy pequea (en teora cero). Si ste se conecta en paralelo, la intensidad que circular por el ampermetro ser muy elevada (en teora infinita), realmente lo que estamos haciendo es un cortocircuito. El ampermetro corre un serio riesgo de estropearse. La mayora de los ampermetros llevan incorporado un fusible para protegerlos, aun as si la intensidad del cortocircuito es muy elevada el ampermetro puede quedar inservible.

De los mtodos para la determinacin de resistencias, el ms simple se deduce de la aplicacin de la Ley de Ohm. Si aplicamos una ddp conocida entre los extremos de una resistencia, cuyo valor deseamos determinar, y medimos las corrientes que circula por la misma, el valor de la resistencia,R, del elemento se puede calcular aplicando:(1)La resistencia es una caracterstica del material conductor y depende solo de sus dimensiones, del tipo de material del cual est hecho y de su temperatura, La resistencia no depende ni deVni deI.De esta forma, una tcnica simple de medir el valor de una resistencia es midiendoVeIcon un voltmetro y un ampermetro.Mediante este mtodo, existen dos configuraciones posibles para la determinacin del valor de una resistencia incgnita; la conexin corta y la conexin larga.Debido a la resistencia interna propia de los instrumentos de medicin empleados, en ambos casos se cometen errores sistemticos que pueden corregirse fcilmente mediante la aplicacin la Ley de OhmCONEXIN LARGA:En laFIG.1.Se observa que el ampermetro se conecta en serie con la resistencia incgnita, mientras que el voltmetro est en paralelo con los anteriores.En esta configuracin, el ampermetro mide exactamente la corriente,Ix, que circula por la resistencia incgnita,Rx,mientras que el voltmetro nos da una indicacin errnea, pues mide la suma de las cadas de tensin en la resistencia incgnita y en el ampermetro.

FIG.1 Esquema para la conexin larga

Aplicando la Ley de Ohm resulta: Pero comoVm= VA+ VxyI = Imentonces:De donde:(2) Con lo cual queda demostrado que el valor de la resistencia medida es la suma del valor de la resistencia incgnita ms la interna del ampermetro.CONEXIN CORTA:

FIG.2.- Esquema para la conexin corta

En esta configuracin, el voltmetro est conectado en paralelo a la resistencia incgnita,Rx, y el ampermetro est conectado en serie con ambos instrumentos (FIG.2). As, el voltmetro nos dar la indicacin correcta de tensin,Vx, en los extremos de la resistencia incgnita,Rx, mientras que el ampermetro mide la suma de las corrientes derivadas,IV,a travs del voltmetroe,Ix,a travs de la resistencia incgnita, esto es: Aplicando a este caso la Ley de Ohm nos queda: La corriente que se deriva por el voltmetro depende de su resistencia interna,Rv,reemplazando en la expresin deRm: Expresando en trminos de las conductancias (G = 1/R): De aqu:(3) Por tanto en esta configuracin debemos conocer el valor de la resistencia interna del voltmetro a fin de corregir el error introducido en la medicin.CALCULO DEL ERROR:Error absoluto:Ea=RmRxdondeRm= valor de resistencia medidoRx= valor de resistencia verdadero (medido con ohmetro o por cdigo de colores)Error relativo:Er= Ea/RxError porcentual:E%= Er* 100

b. Deducir tericamente las formulas 1 y 2.

Por la primera Ley de Kirchhoff en la Fig.1 (i)

Leo de ohm en la resistencia (RL)(ii)Reemplazando (i) en (ii)

Despejando (RL) y reemplazando (Iv) por L.O.

Por la segunda ley de Kirchoff

Por ley de ohm en la fig. 2

Despejando (RL)

c. Con los datos tomados en laboratorio, en papel milimetrado, graficar la curva de Resistencia, tomando como abscisa la Corrientes y como ordenada la Tensin para ambos casos.

d. Qu otros mtodos conoce Ud. Para determinar el valor de la resistencia (RL), adems del mtodo del ohmmetro? MTODO PUENTE DE WHEATSTONE El circuito puente est conformado por dos ramas en forma de divisores de tensin, cuyos puntos medios se comparan con un detector de cero tensin. Una de las ramas contiene a la resistencia cuyo valor se quiere determinar. El estado de equilibrio del puente se consigue cuando la corriente Ig en el galvanmetro es nula, o sea cuando: Ig? 0 Lo que implica que la diferencia de potencial entre los puntos C y D ha de ser nula, es decir: VCD ? 0 Esquema de conexiones para el puente

El fundamento del puente de hilo es el mismo que el del puente de wheatstone. Para conseguir un ajuste ms fino, se sustituyen las resistencias R1 y R2 por un hilo resistivo sobre el que se pueda deslizar un cursor conectado al galvanmetro. La resistencia del hilo viene dada por: R = p (1/s) Expresando R1 y R2 en la relacin obtenida para el puente de Wheatstone se puede obtener Rx = R3 (l1 / l2) Es decir, una vez conseguido el equilibrio del puente, mediante el cursor mvil y, en su caso, la resistencia variable R3, la relacin anterior dara el valor de la resistencia incgnita Rx METODO PUENTE DE HILO CDIGO DE COLORES Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que sirven para saber el valor de ste. Para saber el valor tenemos que seguir el mtodo siguiente: El 1er color indica las decenas. El 2 color las unidades El 3er color el multiplicador. El 4 color es el valor de la tolerancia o error mximo con el que se fabrica la resistencia. Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: Resistencia elctrica, Disipacin mxima y Precisin o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de ste; el tipo de encapsulado axial, lleva un rotulados con un cdigo de franjas de colores.e. Con que instrumentos se medira con mayor precisin la Resistencia interna del Voltmetro?Con un ohmmetrof. Con que instrumentos se medira con mayor precisin la Resistencia interna del ampermetro?

g. En forma tabulada dar la divergencia de valores tericos-experimentales, indicando el error absoluto y relativos porcentualRL exper.()RL terico()Error Absoluto()Error Relativo (%)

9.38755210-0.612448-0.0612448

14.88543115-0.11456901-0.00763793

20.3471242200.347124160.01735621

25.2295331250.229533150.00918133

30.5310399300.531039890.01770133

Fig. 1

Fig.2 RL exper.()RL terico()Error Absoluto()Error Relativo (%)

9.1867768610-0.81322314-0.08132231

14.336842115-0.66315789-0.04421053

19.620-0.4-0.02

24.391666725-0.60833333-0.02433333

29.630-0.4-0.01333333

h. Cul de los esquemas considera Ud. El ms adecuado para medir R.En el primer caso: Vemos que el ampermetro se conecta en serie con la resistencia incgnita, mientras que el voltmetro est en paralelo con los anteriores.En esta configuracin, el ampermetro mide exactamente la corriente,Ix, que circula por la resistencia incgnita,Rx,mientras que el voltmetro nos da una indicacin errnea, pues mide la suma de las cadas de tensin en la resistencia incgnita y en el ampermetro.En el Segundo caso: Vemos que el ampermetro se conecta en serie con la resistencia incgnita, mientras que el voltmetro est en paralelo con los anteriores.En esta configuracin, el ampermetro mide exactamente la corriente,Ix, que circula por la resistencia incgnita,Rx,mientras que el voltmetro nos da una indicacin errnea, pues mide la suma de las cadas de tensin en la resistencia incgnita y en el ampermetro.Segn lo experimentado en el primer caso, el margen de error de (RL) experimental es mnimo en comparacin al del segundo caso, sobre el (RL) terico.

7. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES Se recomienda calibrar los instrumentos de medida para poder tener una medida exacta y precisa. Para medir la resistencia de un circuito elctrico se tiene que realizar sin tensin, si no es as el hmetro puede estropearse Para medir la tensin el voltmetro se conecta en paralelo. Un voltmetro tiene una resistencia interna muy grande (en teora infinita). Si se conectara en serie, la resistencia del circuito ser infinita y no circular intensidad. No se corre riesgo de estropear el voltmetro, pero la medida ser incorrecta. Para medir la intensidad el ampermetro se conecta en serie. Un ampermetro tiene una resistencia interna muy pequea (en teora cero). Si ste se conecta en paralelo, la intensidad que circular por el ampermetro ser muy elevada (en teora infinita), realmente lo que estamos haciendo es un cortocircuito. El ampermetro corre un serio riesgo de estropearse. . De acuerdo con las mediciones realizadas en las resistencias y el anlisis de las mediciones con respecto a las resistencias medidas podemos observar que fueron las esperadas con un mnimo de error los cuales se encuentran dentro del rango de tolerancia lo cual podemos concluir que los clculos realizados fueron correctas. Se debe realizar las medidas con precaucin y evitando el error causal. En esta prctica se pudo comprobar que los alumnos saben utilizar los instrumentos como debera de ser.

OBSERVACIONES

Debido a que no haba fuentes de C.C. disponibles tuvimos que trabajar con un Variac y Puente de diodos Nos dimos cuenta que el puente de diodos estaba fallando as que tuvimos que cambiarla por otra. Algunos cables estaban daados, debido a esto tenamos mediciones incorrectas.

8. BIBLIOGRAFIA

http://www.etitudela.com/Electrotecnia/principiosdelaelectricidad/tema1.2/contenidos/01d569940f0a9380d.html http://www.info-ab.uclm.es/labelec/solar/Otros/Instructivo/lab/electymagne/LABORATORIOS/L5_MED_RES/L5_MED_RES.htm SERWAY, Raymond.Electricidad y magnetismo; editorial Mc Graw Hill http://www.monografias.com/trabajos71/analisis-ley-ohm/analisis-ley-ohm2.shtml#ixzz3ZpO2h8iS Hoja1Tabla de datos experimentales fig. 2LecturaV1 (Volts)V (Volts)A (amp.)RL exper.()RL teorico()Error Absoluto()Error Relativo (%)11211.81.219.352066115710-0.6479338843-0.064793388421211.20.7614.336842105315-0.6631578947-0.044210526331211.80.5919.620-0.4-0.0241211.90.4824.391666666725-0.6083333333-0.0243333333512120.429.630-0.4-0.01333333337128129121012

Hoja1Tabla de datos experimentales fig. 1LecturaV1 (Volts)V (Volts)A (amp.)RL exper.()RL teorico()Error Absoluto()Error Relativo (%)11212.41.39.541495244610-0.4585047554-0.045850475521212.20.8214.885430986115-0.1145690139-0.007637934331212.20.620.3471241619200.34712416190.017356208141212.10.4825.2295331494250.22953314940.00918132651212.20.430.5310398906300.53103989060.01770132977128129121012