LABORATORIO N° 03 AMPLIACIÓN AMPLIACIÓN DE ESCALA DE UN VOLTÍMETRO Y UN AMPERÍMETRO I. OBJETIVOS:
Utilizar los instrumentos de medición tanto de corriente como voltaje (amp (amper erím ímet etro ro y volt voltím ímet etro ro,, resp respec ecti tiva vame ment nte) e) para para medi medirr valo valore ress mayores a los permitidos por sus respectivas escalas
II. FUNDAMENTO TEÓRICO:
Los instrumentos que utilizamos en los laboratorios para medir las diferentes tensiones, resistencias, y otras variaciones de electricidad que que teng tengan an los circ circui uito toss y equi equipo poss de nuest nuestro ro uso diari diario o o de exper experime imenta ntació ción n !ic"os !ic"os instru instrume mento ntoss nos ayudan ayudan a manten mantener er los circu circuito itoss y equipo equiposs en un óptimo óptimo funcio funcionam namien iento to bas#nd bas#ndono onoss en ecua ecuaccion iones y compa ompara raccion iones en lo que resp espect ecta al $ujo $ujo de electricidad Los par#metros que distinguen el uso de los instrumentos de medición son% •
La intensidad la miden los &mperímetros
•
La tensión la miden los 'oltímetros
&dem#s el "mímetro mejora el circuito (&mperímetro 'oltímetro) y el *ultímetro tro re+ne todas las funciones de los tres antes mencionados Las medicion mediciones es elctrica elctricass se realizan realizan con aparatos aparatos especialm especialmente ente dise-ados seg+n la naturaleza de la corriente. es decir, si es alterna, continua o pulsante Los instrumentos se clasi/can por los par#metros de voltaje, tensión e intensidad !e esta forma, podemos enunciar los instrumentos de medición como el &mperímetro &mperímetro o unidad de intensidad de corriente 0l Voltímetro como la unidad de tensión, el "mímetro "mímetro como la unidad de resistencia y los *ultímetros como unidades de medición m+ltiples m+ltiples
1odos los instrumentos de medición mencionados anteriormente tienen interiormente uno de los dispositivos m#s +tiles para detectar el paso de una corriente por un circuito% 0l galvanómetro de !2&rsonval 3ero, debido a la poca capacidad de corriente de este instrumento, sólo lo podemos utilizar en su forma original en casos muy especí/cos, donde las corrientes que tengamos que medir sean muy peque-as 0n vista de lo anterior podemos plantearnos la siguiente pregunta% ¿En qué fo!" #$ %u$&$n "!%'(" '"# %o#()('(&"&$# &$ !$&(*(+n &$ $#,$ &(#%o#(,(-o %"" (n*'u('o $n &(#,(n,o# ,(%o# &$ *(*u(,o# / #(#,$!"# &$ !$&(*(+n.
La respuesta a esta interrogación la encontramos en dos con/guraciones circuitales sumamente sencillas% 0l divisor de corriente y el de voltaje & continuación se muestra en qu forma podemos utilizarlas para poder fabricar con el galvanómetro que tenemos a nuestra disposición amperímetros, voltímetros, y ó"metros cuyos rangos de medición se ajusten a nuestras necesidades
4alvanómetro en !ivisor !ivisor de 5orriente% &mperímetro 'oltímetro
4alvanómetro en de 'oltaje%
A!%$1!$,o &mperímetro es un aparato o instrumento que permite medir la intensidad de corriente elctrica, presentando directamente sobre su escala calibrada las unidades empleadas para ello denominadas amperios o bien fracciones de amperios, la medida deseada U,('(2"*(+n
6u utilización es muy amplia ya que con independencia de su propia aplicación directa de medida, tambin se emplea como base para la construcción de otros instrumentos, como voltímetros, 7"metros, etc 6u funcionamiento est# basado en uno de los principios fundamentales del electromagnetismo que en su forma m#s simple nos indica que cualquier corriente elctrica pasa por un "ilo conductor produce un campo magntico alrededor del mismo (similar al campo magntico de un im#n),cuya fuerza depende de la intensidad de la corriente que circule 0l amperímetro tambin contiene varias resistencias que se utilizan para cambiar su escala de medida 6e conecta en serie con el circuito, de forma que pasa la misma corriente por ambos &ctualmente los amperímetros utilizan un conversor analógico8digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los c#lculos para presentar en un !isplay numrico el valor de la corriente circulante, sobre la graduación en amperios original
6i queremos un amperímetro de varias escalas, para cada una de ellas tendremos que calcular la resistencia 6"unt que debemos colocar en paralelo con el galvanómetro La con/guración m#s simple de este instrumento es la mostrada en la 9igura
0n el esquema anterior podemos observar que si queremos cambiar de escala cuando el amperímetro est# conectado a un circuito, debemos desconectarlo, efectuar el cambio y luego conectarlo nuevamente, ya que si realizamos dic"o cambio sin eliminar la conexión, mientras el selector est entre dos posiciones toda la corriente circular# por el galvanómetro, y como dic"a corriente es mayor que :m, probablemente da-ar# el instrumento 3 a r a evitar esto podemos emplear la con/guración siguiente%
!e esta forma mientras el selector se encuentra entre dos posiciones, el galvanómetro tiene siempre una resistencia conectada en paralelo
A!%'("*(+n &$' fon&o &$ $#*"'" &$ un "!%$1!$,o
6e dijo anteriormente que el alcance de todo instrumento puede ser ampliado 0n el caso del amperímetro se emplea, a tal /n, un dispositivo llamado ;s"unt< (en ingls, derivación) 0ste permite que sólo atraviese la bobina móvil del instrumento, aquella corriente que el mismo puede tolerar Un s"unt est# conformado por una resistencia de precisión de valor ó"mico menor que el presentado por la bobina móvil del instrumento, permitiendo, de esta forma, que la otra porción de corriente no tolerada, pase a travs de el Las características del s"unt dependen del rango de medida que se necesite y que viene determinado en la escala del amperímetro, por lo tanto, para cambiar la escala de medida de un instrumento, bastaría cambiar el s"unt ya que la bobina sería la misma RS = R 1=
Ri x I m
1− I m
RS = R1=
R i I I A
−1
Vo',1!$,o 0s el instrumento que mide el valor de la tensión 6u unidad b#sica de medición es el 'oltio (') con sus m+ltiplos% el *ega voltio (*') y el =ilovoltio (=') y sub>m+ltiplos como el mili voltio (m') y el micro voltio 0xisten 'oltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnticos 6us características son tambin parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie !ic"a resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente "acia el voltímetro cuando circule la intensidad a travs de ella y adem#s porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna. y por esto la diferencia del potencial que se mide (:? x @) no varía
A!%'("*(+n &$ '" $#*"'" &$' Vo',1!$,o
0l procedimiento de variar la escala de medición de dic"o instrumento es coloc#ndole o cambi#ndole el valor de la resistencia @m por otro de mayor @esistencia, en este caso 6i queremos un voltímetro de varias escalas, debemos calcular la resistencia que debemos conectaren serie con el galvanómetro Una vez realizado este c#lculo, podemos implementar el voltímetro de varias escalas utilizando una de las con/guraciones presentadas en las siguientes 9iguras
E −V Rm= R 1= I m
R m= R 1= R v
[ ] E
V
−1
6i queremos un voltímetro de varias escalas, debemos calcular la resistencia que debemos conectar en serie con el galvanómetro Una vez realizado este c#lculo, podemos implementar el voltímetro de varias escalas utilizando una de las con/guraciones presentadas en las siguientes 9iguras
3rimera con/guración para el voltímetro de varias escalas
6egunda con/guración para el voltímetro de varias escalas
III. EUI4OS INSTRUMENTOS 5 MATERIALES:
Mu',(,$#,$ E6,$n#(+n
T")'$o &$ *on$6(on$# Au,o,"n#fo!"&o
IV. TOMA DE DATOS 5 C7LCULO DE ELLOS:
&) &mpliación de escala de un voltímetro % 0scala
inicialA
Rm= R i
[ ] E e
−1 =3.75 KΩ
[
350 150
BCD'
]
−1 =5 KΩ
0scala /nalA ECD' @esistencia interna del voltímetroA EFGHI
1abla para el aumento del rango del voltímetro 350
9actor de escala% =A
150
= 2.33
'L1&J0
B ? E G
'oltaje experimental (x factor de escala) BEFKF ?DFF ?FFF EEK
'oltaje teórico ( medido por el multitester)
E A
E R
BEGC ?D?? ?KHE E?G
EBF CC MG B?
?ED ?KG ED? ECF
N) &mpliación de la escala de un amperímetro% 0scala inicialA ?CDm& 0scala RS = R i
/nalA
[ ] [ I 1
I − I 1
=12 Ω
250 mA 250 mA −150 mA
]
ECDm&
=30 Ω
@esistencia interna del amperímetroA B?I
V. CONCLUSIONES:
La ampliación de la escala se dio de muy buena manera, los errores de medición son muy bajos 3ara una mejor ampliación se recomienda buscar valores de resistencia tanto 6"unt como multiplicadora de valores m#s exactos
VI. BIBLIO8RAF9A:
"ttp%88OOOecuredcu8indexp"p8&mpliaci5ENEnPdePalcancePdePvolt 5E&!metro "ttp%88medicionesvoltimetroblogspotcom8 "ttp%88"tmlrincondelvagocom8losinstrumentosdemedicion electrica"tml
