“Año del Centenario de Machu Picchu para el mundo” mundo”
Universidad Nacional Mayor de San Marcos
Trabajo:
PRÁCTICA Nº1: “Cargas Eléctricas y Cuerpos Electrizados”
Curso: Laboratorio Física III
Profesor: Viviano Miramira
Integrantes:
Código:
Armas Ipanaqué, Jessica
08070132
Tabuchi Yagui, Akira Enrique
10200216
Fecha de realización del trabajo: 30 de abril del 2011 2011
Fecha de entrega del trabajo
: 06 de Mayo del 2011
INTRODUCCIÓN
Los instrumentos de medición y materiales de uso de corriente en los ensayos de electricidad y magnetismo son indispensables para poder medir magnitudes eléctricas tales como intensidad de corriente, carga potencial, resistencia eléctrica, potencial. Para ellos se debe de conocer sus ventajas, su capacidad de medición y sus características para su correcto uso.
Las mediciones obtenidas se expresan en unidades estándar como amperios, voltios, ohmios, julios, etc. En el campo de la electricidad se construyen circuitos eléctricos usando estos instrumentos para poder determinar los valores de sus resistencias, del voltaje utilizado y de la intensidad.
OBJETIVOS
♣
Conocer el funcionamiento de los principales aparatos de medición utilizados en electricidad y magnetismo.
♣
Armar correctamente un circuito eléctrico utilizando los aparatos de medición eléctrica.
♣
Saber medir la resistencia de carbón utilizando las bandas de colores.
♣
Medir la intensidad de corriente y el voltaje, utilizando los aparatos de medición
♣
Demostrar experimentalmente la Ley de OHM
PRINCIPIOS TEÓRICOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELÉCTRICA: Medidores eléctricos, instrumentos que miden magnitudes eléctricas, como intensidad de corriente, carga, potencial, energía, resistencia eléctrica, capacidad e inductancia. El resultado de estas medidas se expresa normalmente en una unidad eléctrica estándar: amperios, culombios, voltios, julios, ohmios, faradios o henrios. Dado que todas las formas de la materia presentan una o más características eléctricas es posible tomar mediciones eléctricas de un elevado número de fuentes.
GALVANÓMETRO Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este elemento móvil puede contar con un puntero o algún otro dispositivo que permita leer en un dial el grado de inclinación.
RESISTENCIA: Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna
Tipos de resistencia: Reóstato: Un reóstato es un componente eléctrico que posee una resistencia regulable. Es un tipo de potenciómetro que tiene dos terminales en lugar de tres. Los dos tipos principales de reóstato son los rotativos y deslizante.
Caja de resistencia (década): Es una caja de resistencias en donde la variación es en múltiplos de 10. Esto es: el primer control va de 0.1 a 1 en intervalos de 0.1; el segundo control va de 1 a 10 en intervalos de 1; el tercer control va de 10 a 100 en intervalos de 10 y así sucesivamente.
Resistencia de carbón: Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo. Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito, y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se disponían unas bornas a presión con patillas de conexión.
CÓDIGO DE COLORES: Para caracterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máxima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican con un conjunto de rayas de colores sobre el cuerpo del elemento. Son tres, cuatro o cinco rayas; dejando la raya de tolerancia (normalmente plateada o dorada) a la derecha, se leen de izquierda a derecha. La última raya indica la tolerancia (precisión). De las restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significativas del valor de la resistencia.
El valor de la resistencia eléctrica se obtiene leyendo las cifras como un número de una, dos o tres cifras; se multiplica por el multiplicador y se obtiene el resultado en Ohmios (Ω). El coeficiente de temperatura únicamente se aplica en resistencias de alta precisión tolerancia menor del 1%).
A
B C D
El valor de la resistencia se obtiene:
R=ABx10c ±D
Tolerancia: •
Dorado 5%
•
Plateado 10%
•
Sin color 20%
Color de la banda
Valor de la Valor de la 1º cifra 2º cifra Multiplica Toleran significativ significativ dor cia a a
Negro
-
0
1
-
Marrón
1
1
10
±1%
Rojo
2
2
100
±2%
Naranja
3
3
1 000
-
Amarill o
4
4
10 000
4%
Verde
5
5
100 000
±0,5%
Azul
6
6
1 000 000
±0,25%
Violeta
7
7
-
±0,1%
Gris
8
8
-
-
Blanco
9
9
-
-
Dorado
-
-
0,1
±5%
Platead o
-
-
0,01
±10%
Ningun o
-
-
-
±20%
AMPERÍMETRO Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un micro amperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio. Los amperímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios.
VOLTIEMTRO: 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. 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.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL CODIFICACION POR COLORES DE LAS RESISTENCIAS
1.-Con el uso de la tabla de codificación de colores para las resistencias se calcula el valor numérico en ohmios de las mismas. Para ello se hizo uso de la resistencia de décadas como se aprecia en la siguiente figura:
Siguiendo la tabla de valores codificados de la resistencia se logró hallar el valor de cada una de las resistencias con sus respectivas tolerancias. OBS: la línea de color más alejada que las otras representa la tolerancia. Estos fueron los resultados: 1º BANDA
2º BANDA
3º BANDA
4º BANDA
RESISTENCIA
1
marron
negro
negro
dorado
10x1±5%
2
naranja
naranja
negro
dorado
33x1±5%
3
naranja
blanco
negro
dorado
39x1±5%
4
Amarillo
violeta
negro
dorado
47x1±5%
5
gris
rojo
negro
dorado
82x1±5%
6
marron
rojo
marron
dorado
12x10±5%
LEY DE OHM DEMOSTRACION DE LA LEY DE OHM CON INSTRUMENTOS CLASICOS DE MEDIDA. 1.-
Se armó el circuito que muestra la figura 3. Teniendo cuidado de conectar correctamente cada cable a su respectivo instrumento de medida (amperímetro, voltímetro, fuente y resistencia) OBS: Se procuro no encender la conexiones.
fuente hasta que el profesor de el visto bueno de las
Figura 3
2.- una vez verificada las conexiones se procedió a demostrar la ley de OHM.
1er CASO: VARIACION DEL VOLTAJE Y CORRIENTE MANTENIENDO LA RESISTENCIA CONSTANTE En cada medida del voltaje e intensidad se mantuvo una resistencia constante de 15 Ω Estos fueron los resultados:
TABLA 1 VOLTAJE(V) INTENSIDAD(A)
0.1 0.0065
0.3 0.021
0.5 0.034
1 0.064
1.4 0.091
2do CASO: VARIACION DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA CONSTANTE EL VOLTAJE
1.7 0.113
2.2 0.145
MANTENIENDO
En cada medida de la corriente y la resistencia se mantuvo un voltaje constante de1V Estos fueron los resultados:
TABLA 2 RESISTENCIA( Ω) INTENSIDAD(A)
15 0.064
5 0.2
25 0.040
35 0.028
75 0.013
175 0.006
3er CASO: VARIACION DE LA DIFERENCIA DE POTEMCIAL Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE En cada medida del voltaje y la resistencia se mantuvo una intensidad de corriente constante de 0.05A
Estos fueron los resultados:
105 0.0095
TABLA 3
RESISTENCIA( Ω) VOLTAJE(V)
57 2.8
47 2.35
37 1.85
43 2.15
DEMOSTRACION DE LA LEY DE OHM CON UN MODERNO
53 2.65
60 3.00
SISTEMA ANLOGICO DIGITAL
Con el software instalado en la computadora del laboratorio se procedió a conectar el circuito y a activar los instrumentos de medición digital desde la computadora. Luego se configuró las medidas que indican en la guía de trabajo.
AJUSTE DE LA FUENTE DE TENCION CONTINUA RANGO: TENSION DE SALIDA:
AJUSTE DEL AMPERIMETRO B Rango de medición: 10mA DC Modo de operación:
AJUSTE DE LA FUENTE DE TENCION CONTINUA 10 V 0V
AJUSTE DELVOLTIMETRO A Rango de medición: 10V DC
AV Modo de operación:
Shunt:
AV
10 Ω
Después de ello ajustamos el instrumento de Fuente de Tensión continua a una tensión de 1V.
40 2
Luego medimos el valor de la corriente en miliamperios y anotamos este valor en una tabla. Finalmente elevamos la tensión de la fuente de uno en uno hasta llegar a 10 mA y nuevamente registramos todos los el valores de la tensión o voltaje en la tabla. Por ultimo se procedió a graficar. Esta fue la gráfica obtenida:
CUESTIONARIO 1.- ¿Cuantas escalas poseen los instrumento? (describa cada uno de ellos), indique su mínima y máxima lectura en cada escala.
Contienen entre 7 a 10 escalas de medición y cada una de estas tienen de 2 a 7 escalas internas. Ω : la máxima lectura es de 2 00 Megaohmios y la mínima es de 200 ohmios. DVC: la máxima es de 1000 voltios y la mínima es de 200 mV.
2.- Investigue de que otra manera se determina el valor de una resistencia, (sin código de colores). Sin usar los códigos de colores es muy difícil de hallar el valor de la resistencia a menos que se le mida con un aparato de medición como el multimetro.
3. Grafique en un papel milimetrado e interprete V versus I, usando los valores de la Tabla 1 determine el valor de la pendiente de la misma.
El valor de la pendiente de la recta resulta el valor de la resistencia V=IR I=V/R Este valor se mantiene constante si remplazamos para cada par de untos que conforman la recta, el valor encontrado es 15 Ω
4.- Grafique e interprete V vs I, I vs R y V vs R, en un papel milimetrado y compare los valores encontrados a partir del análisis del gráfico con los valores de R, I y V de las tablas 1,2 y3.
Las graficas son las siguientes:
Si logramos hallar cada una de las pendientes de la grafica determinamos para cada caso el valor de I, R y V Para la primera grafica el valor de la pendiente resulta 15, este valor representa a la resistencia. Para la segunda grafica como se ve, la tendencia de la recta no resulta ser lineal, esto debido a que quizá no se han registrado las correctas medidas.
Para la tercera grafica el valor de la pendiente resulta 0.05, este valor representa la intensidad de corriente.
5.- Considere una lámpara que tiene aproximadamente 50.5 Ω y por la cual pasa una corriente de 25 m A ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se cumplirá la ley de ohm? V=IxR V= 0.025 A x 50.5 Ω V = 1.2625 Voltios De seguro q la lámpara es de 1.5 voltios pero notamos que en el calculo sale de menos esto se debe a que la tensión decae debido al consumo de corriente.
5.- Con respecto a la ley de Ohm podemos decir: i)
Se cumple en materiales conductores y semiconductores
ii) La pendiente de la gráfica voltaje vs. Intensidad da como resultado el valor de la resistencia iii) Que la ley de matemática que la gobierna es I = V / R y sirve tanto para corriente continua como alterna LAS TRES PROPOSICIONES SON CORRECTAS.
CONCLUSIONES
•
Los instrumentos de medición son de uso primordial para conocer el funcionamiento de un circuito eléctrico
•
Para poder armar un circuito electro se deberá utilizar correctamente las resistencias, midiendo la intensidad y el voltaje utilizado.
•
Conocer la lectura de resistencia de carbón mediante bandas es de gran ayuda para utilizarlos en los circuitos eléctricos.
•
Con los aparatos de medición se puede determinar la intensidad, el voltaje y la capacidad de la resistencia para una correcta instalación del circuito eléctrico.
RECOMENDACIONES Debemos tener mucho cuidado al momento de hacer las conexiones puesto que una mala conexión puede averiar cualquiera de los instrumentos de medición ya sea el voltímetro o el amperímetro por ejemplo. Debemos procurar de fijarnos las escalas en que se están midiendo los instrumentos ya sea el amperímetro o el multimetro, esto puede hacer que nuestros cálculos resulten erróneos.
BIBLIOGRAFÍA
•
FÍSICA ELEMENTAL (tomo II). J.S. Fernández. E.F. GALLONI. Editorial NIGAR S.R.L. Buenos Aires – ARGENTINA •
MANUAL DE LABORATORIO DE FISICA 3
http://es.wikipedia.org/wiki/Resistor#Resistencias_de_precisi.C3.B3n. 2Cresistencias_de_hojas_met.C3.A1licas_.28Foil_Resistors.29 •
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http://www.lcardaba.com/articles/R_tipos/R_tipos.htm http://es.encarta.msn.com/encyclopedia_761555630/Medidores_el %C3%A9ctricos.html http://www.alpha-elec.co.jp/e_machine.html
