Universidad Tecnológica de Pereira
NOTA
Departamento de Física Laboratorio de Física II
INFORME N°3
CICLO DE PRÁCTICAS EXPERIMENTALES PARAMETROS PARAMETROS DE UN GALVANOMETRO GALVANOMETRO Y CONSTRUCCION DE UN VOLTIMETRO
Resumen Resumen
Este do!"e#to $e%&e'( t(#to &( )$*t+( de &(,o$(to$+o $e(&+-(d( e# &( (s+.#(t!$( Laboratorio de Física II o"o &(s o#&!s+o# o#&!s+o#es es )os+,&es )os+,&es (& $es)eto $es)eto de d+/( )$*t+( )$*t+( &( !(& est(,( e#("+#(d( e#("+#(d( /(+( &( o")$e#s o")$e#s+# +# de &os )($*"et$os de !# .(&(#"et$o e& $eo#o+"+e#to de d+/o ()($(to o"o +#st$!"e#to ,*s+o de "ed+d( de ($+(,&es e&t$+(s 4 &( o#st$!+# de !# o&t"et$o ( )($t+$ de !# .(&(#"et$o de )($*"et$os de%+#+dos
Integrantes del Equipo de Trabajo N ! Integrantes
Cédula 1088328582 1118236878 1088332127
"le#andra Ubaque $edo%a $edo%a Diego Fernando &anc'e( "ndres )auricio *uintero *uintero Torres Torres
Semestre+ , - ,./!
Pr!esr + 0ugo 0umberto $erm1de( )ontilla Fe"#a+ /! de septiembre2 Fe"#a entregad
Fe"#a "rreg$d
Entrega &untual'
Página
Fe"#a re%$sad
O()ETI*OS •Med+$ &os )($*"et$os de !# .(&(#"et$o es de+$ s! $es+ste#+( +#te$#( &( o$$+e#te de )&e#( es(&( 4 s! se#s+,+&+d(d • Co#e$t+$ !# .(&(#"et$o e# !# o&t"et$o !e )e$"+t( $e(&+-($ "ed++o#es e# &os $(#.os de
(9 ,9 9 d9 e# •
00 V 30 V 00 V :0 V 00 V 50 V 4 00 V 60 V ! ot$o (&o$ s!.e$+do )o$ e& )$o%eso$ o#et(#do !#( $es+ste#+( e# se$+e (d( (so o# e& .(&(#"et$o ;Res+ste#+( "!&t+)&+(do$( Rm9 Ve$+%+($ e<)e$+"e#t(&"e#te e& (&o$ de &( $es+ste#+( "!&t+)&+(do$( #ees($+( )($( o#e$t+$ e&
.(&(#"et$o e# !# "ed+do$ de o&t('e de !# (&(#e es)e+%+(do
MATERIALES • • • • • •
Rest(tos P/4=e (&o$es #o"+#(&es de 100Ω 330Ω 3 300Ω 10 000Ω A")e$"et$o A#*&o.o P(so o P/4=e G(&(#"et$o Ce#o o P(so P+&( o"e$+(& de 6V >!e#te de A&+"e#t(+# de o&t('e desde 0 20 V DC 10 Co#d!to$e
CONTENIDO
Parámetros de un Galvanómetro [4.4.1]:. U# .(&(#"et$o es !# d+s)os+t+o e&et$o"e*#+o !e detet( 4 "+de )e!e?(s +#te#s+d(des de o$$+e#te e# !# +$!+to e&t$+o de t(& %o$"( !e o"o +#st$!"e#to t$(#sd!to$ )!ede se$ o#e$t+do e# !# (")e$"et$o o&t"et$o ! /"et$o Los )($*"et$os de !# .(&(#"et$o )e$"+te# +de#t+%+($&o 4 d+st+#.!+$&o de ot$os .(&(#"et$os L( se#s+,+&+d(d de !# .(&(#"et$o (#*&o.o (#(&.+o es !# )($*"et$o !e se de%+#e o"o e& o+e#te e#t$e &( o$$+e#te de )&e#( es(&( 4 e& #@"e$o "*<+"o de d++s+o#es )$ese#tes e# e& d+s)os+t+o ( !s($ ;30 509 E# &o s!es+o se !s($* &( s+.!+e#te #ot(+# S es &( se#s+,+&+d(d de& .(&(#"et$o I max IPe es &( o$$+e#te "*<+"( o de )&e#( es(&( N es e& #@"e$o "*<+"o de d++s+o#es de& .(&(#"et$o Co# &( (#te$+o$ #ot(+# &( se#s+,+&+d(d se de%+#e o"o I S
"(< =
N
Construcción de un oltímetro [4.4.!]:. P($( o#st$!+$ !# o&t"et$o ( )($t+$ de !# .(&(#"et$o es #ees($+o +#se$t($ e# se$+e o# e& .(&(#"et$o !#( $es+ste#+( "!4 (&t( Rm ;$es+ste#+( "!&t+)&+(do$(9 L( $es+ste#+( "!&t+)&+(do$( Rm )!ede se$ (&!&(d( !#( e- o#o+d( &( $es+ste#+( +#te$#( de& .(&(#"et$o R g 4 &( o$$+e#te $e!e$+d( I pe )($( )$od!+$ &( des+(+# de )&e#( es(&( de& +#st$!"e#to L( es(&( de& +#st$!"e#to o#st$!+do es &+#e(& &o !(& )!ede se$ e$+%+(do "ed+(#te e& (#*&+s+s de& s+.!+e#te +$!+to
>+.!$( :1 E# &( %+.!$( :1 &os te$"+#(&es do#de est( (,+e$to e& +$!+to se +#se$t( e& e&e"e#to ; $es+ste#+( )+&(9 ( t$(s de& !(& se "ed+$* e& o&t('e V x Rm es &( $es+ste#+( "!&t+)&+(do$( G e& .(&(#"et$o 4 R g es &( $es+ste#+( +#te$#( de& .(&(#"et$o (&& es &($o !e
Do#de S es &( se#s+,+&+d(d de& .(&(#"et$o se.@# se de%+#+ e# &( e!(+# ;:19 4 (de"*s o"o I pe = I max )o$ t(#to V x=S (Rm + R g ) n
;::9
E# &( @&t+"( e!(+# ;V x e# %!#+# de n9 o"o se +&!st$( e# &( .$*%+( s+.!+e#te est(,&ee !#( $e&(+# &+#e(& e#t$e est(s ($+(,&es 4 (de"*s se o#s+de$(# ot$os (&o$es V max = S(Rm+R g ) N, ( )o$ e
>+.!$( :2 Not( e& $(#.o dede (&o$es de o&t('e x !,$e todo o# e& V o&t"et$o d+se?(do e#es)e+%+(do e& &(,o$(to$+o t(& "(#e$( !e 0!e < V xse≤ )!ede# V max "ed+$ De &( (#te$+o$ .$*%+( se des)$e#de !e
$e&(+# !e +")&+( !e o#o+do e& o&t('e "*<+"o e# e& $(#.o eso.+do e& #@"e$o "*<+"o N de d++s+o#es de& .(&(#"et$o 4 e& #@"e$o n de d++s+o#es !e
se de%&et( &( (.!'( e# !#( "ed+d( $e(& )od$e"os o#oe$ e& o&t('e $e.+st$(do &edo )o$ e& o&t"et$o d+se?(do Ntese !#( e- "*s !e &( $e&(+# e#t$e V x " n es lineal Ade"*s s+ e# &( e!(+# V x = I (Rm + R g ) 4 &&e.( ( se$ +.!(& ( &( o$$+e#te de )&e#( es(&( I pe o,+("e#te V x V max
De do#de
Co"o )!ede e$se e# &( e!(+# (#te$+o$ &( $es+ste#+( "!&t+)&+(do$( )!ede (&!&($se o#o+dos &os )($*"et$os de& .(&(#"et$o 4 e& o&t('e "*<+"o e# e& $(#.o es)e+%+(do
P#$C%&I'I%()$
'edición de los *arámetros de un +alvanómetro [4.,.1]:. ( P($( "ed+$ &( o$$+e#te de )&e#( es(&( I pe de& .(&(#"et$o +#st(&e e& +$!+to de &( %+.!$( :3 E# ste +$!+to R es !#o de &os $est(tos d+s)o#+,&es e# e& &(,o$(to$+o o# (&o$ #o"+#(& s!)e$+o$ ( 2 500 Ω G es e& .(&(#"et$o s!"+#+st$(do )($( &( )$*t+( 4 V o"o %!e#te de (&+"e#t(+# )!ede se$ e")&e(d( !#( )+&( de 6 o&t e# ,!e# est(do !#( %!e#te de DC ;P/4=e9 +#++(&"e#te e# 0 o&t -erii/uelo0
>+.!$( :3
, Co#ete &( )+&( o e#+e#d( &( %!e#te ;e# este @&t+"o (so9 4 !+d(dos("e#te "!e( e& d+(& /(st( !e &( (.!'( de& .(&(#"et$o se !,+!e e# !#( )os++# +#te$"ed+( de &( es(&( I#++e e& "o+"+e#to de& !$so$ de& $est(to desde &( )os++# !e +#d+( e& "*<+"o (&o$ de $es+ste#+( !+d(dos("e#te /(st( (!e&&( e# &( !(& &( (.!'( so,$e &( es(&( de& .(&(#"et$o &&e.!e /( s! )os++# "*<+"( )os+,&e ;&#e( 30 50 de (!e$do (& .(&(#"et$o !e /(4( eso.+do9 d E# e& +$!+to (#te$+o$ s!st+t!4( e& .(&(#"et$o )o$ !# (")e$"et$o cu"a escala inicial sea la máima /ue el a*arato *ermite L( &et!$( de &( o$$+e#te "*<+"( I pe ;)&e#( es(&(9 de& .(&(#"et$o se /($* e# (!e&&( es(&( de& (")e$"et$o do#de &( (.!'( de ste se )os++o#e (&$ededo$ de &( d++s+# e#t$(& A/o$( dete$"+#e &( se#s+,+&+d(d de s! .(&(#"et$o de (!e$do o# &o de%+#+do e# &( e!(+# ;:19 e P($( "ed+$ &( $es+ste#+( +#te$#( de& .(&(#"et$o R g +#st(&e e& +$!+to de &( %+.!$( :: do#de R V G 4 R g 4( /(# s+do des$+tos (#te$+o$"e#te 4 R sh ;Res+ste#+( s/!#t )!e#te9 es !# $est(to !e )e$"+te "ed+$ +#d+$et("e#te &( $es+ste#+( de& .(&(#"et$oB S 1 4 S 2 !e %!#+o#(# o"o +#te$$!)to$es so# dos o#d!to$es !e se +#te$$!")e# Co# e& +#te$$!)to$ S 1 e$$(do 4 e& S 2 (,+e$to &&ee &( (.!'( de& .(&(#"et$o #!e("e#te ( &( )os++# de )&e#( es(&( % Co# &os +#te$$!)to$es S 1 4 S 2 e$$(dos "!e( e& !$so$ de &( $es+ste#+( s/!#t /(st( !e &( (.!'( de& .(&(#"et$o to"e &( )os++# de "ed+( es(&( ;15 25 d++s+o#es9 realice esta medición lo más ri+urosamente *osibleB e# est(s o#d++o#es &( $es+ste#+( de& .(&(#"et$o R g es +.!(& ( &( $es+ste#+( R sh
($)2: Este )$oed+"+e#to +#d+$eto )($( "ed+$ &( $es+ste#+( +#te$#( de& .(&(#"et$o es #ees($+o %!#d("e#t(&"e#te )o$!e • Los te$"+#(&es de &( $es+ste#+( +#te$#( de& .(&(#"et$o #o so# #ees($+("e#te (es+,&es • Los /"et$os )$o%es+o#(&es #o$"(&"e#te e#t$e.(# o$$+e#tes "!4 s!)e$+o$es ( (!e&&(s )e$"+t+d(s )o$ e& .(&(#"et$o ;"+$($ ()+t!&o 5 se.!#d( )($te9
>+.!$( ::
. M+d( &( $es+ste#+( R sh o# !# /"et$o )$o%es+o#(& E& (&o$ de R g o+#+de o# e& de R sh
&ise3o " construcción de un voltímetro [4.,.!]:. ( Dete$"+#e (#(&t+("e#te e& (&o$ de &( $es+ste#+( "!&t+)&+(do$( )($( &os (&o$es "*<+"os de o&t('e des$+tos e# e& #!"e$(& ::2 "ed+(#te &( e!(+# ;:79 Rm
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⎛ V "(< ⎞ I pe ⎟ ⎠
−
⎜
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;:79
, Ve$+%+!e e<)e$+"e#t(&"e#te e& (&o$ de &( $es+ste#+( "!&t+)&+(do$( Rm (&!&(d( V e# &( +#st$!+# (#te$+o$ )($( &os $(#.os de (&o$es s!.e$+dos de o&t('e o#s+de$(dos o"o o&t('es "*<+"os V "(< 30 V; :0 V B 50 V 4 60 V ! ot$o s!.e$+do !e !sted )od$( "ed+$ o# e& o&t"et$o d+se?(do "ed+(#te e& +$!+to s+.!+e#te Re!e$de !e Rm de,e se$ !# $est(to !e o#%o$"e (& (&o$ de V max )$od!-( &( "*<+"( de%&e<+# e# e& .(&(#"et$o
>+.!$( :5
Co# e& "o#t('e de& +$!+to de &( %+.!$( :5 ;!e es e& o&t"et$o d+se?(do V d 9 "+d( o&t('es desde &os te$"+#(&es de &( %!e#te P/4=e )($( ($+os (&o$es de o&t('e de#t$o de (d( $(#.o (&!&(do 4 (de"*s "+d( 4 e$+%!e&o o# e& o&t"et$o (#*&o.o Le4,o&d o#st$!4( !#( t(,&( o# d+/os (&o$es
:: P#%G()25 6 2(7LI5I5 &% I(F$#'2CI8( %9P%#I'%()2L [4.] ( D+s!t( &os $es!&t(dos ($$o'(dos e# e& #!"e$(& :52 4 e<)&+!e &(s d+%e$e#+(s 4o s+"+&+t!des 4 (&!&e e& e$$o$ (,so&!to de &(s "ed+d(s $e.+st$(d(s , Es )os+,&e "ed+$ o# !# /"et$o .(&(#"et$o S!ste#te s! $es)!est(
)$o%es+o#(&
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$es+ste#+( +#te$#( de !#
E<)&+!e &(s o#se!e#+(s de o#et($ !# o&t"et$o e!+o(d("e#te e# !# +$!+to ;A#*&+s+s +$!+t(& s+ se o#et( e# se$+e o# &( $es+ste#+(9 )($( "ed+$ (d(s de te#s+# d Dete$"+#e &( +#+de#+( de &( $es+ste#+( +#te$#( de !# o&t"et$o e# &( "ed+d( de !# o&t('e es)e+%+(do S+ $e!+e$e "ed+$ &( $es+ste#+( +#te$#( de s! o&t"et$o !t+&+e !# /"et$o )$o%es+o#(& e P($( "ed+$ &( (d( de )ote#+(& e# &os te$"+#(&es de !#( $es+ste#+( es +#d+%e$e#te e")&e($ !(&!+e$ es(&( de !# o&t"et$o Es o#%+(,&e st( "ed+d( % E<)&+!e !(& se$( e& (&o$ de &( $es+ste#+( +#te$#( de !# o&t"et$o +de(& 4 ($.!"e#te s! $es)!est(
3apitulo ,2 Laboratorio de Física II
F
RES+LTADOS EXPERIMENTALES Los )$oed+"+e#tos $e(&+-(dos o# &os +$!+tos $es)et+os ( &(s %+.!$(s (#te$+o$es ($$o'($o# !#os $es!&t(dos e<)e$+"e#t(&es !e se$*# e<)!estos 4 t(,!&(dos ()$o)+(d("e#te e# este ()($t(do 0.17 A I pe )abla 1. Co$$+e#te ( P&e#( Es(&( se.@# e& +$!+to de &( >+.!$( 1
450 Ω
Rg
)abla !. Res+ste#+( I#te$#( de& G(&(#"et$o "ed+d( se.@# e& +$!+to de &( >+.!$( 2 Rm=
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2307F:
)abla >. T(,!&(+# de &( Res+ste#+( M!&t+)&+(do$( (&!&(d( )($( +e$to Vo&t('e "*<+"o 4 e& Vo&t('e "ed+do o$$es)o#d+e#te ( d+/( Res+ste#+( se.@# &( >+.!$( 3 Ipe N NR(#.o15 S
=
5@;<;11
2(7LI5I5 6 &I5C5I8( &% #%5L)2&$5 3arlos "2 0olguín T2
3apitulo ,2 Laboratorio de Física II
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a. &iscuta los resultados tabulados en la )abla >. " e*li/ue las dierencias "Ao similitudes " calcule el error absoluto de las medidas re+istradas. #AA Se &o.$( o,se$($ !#( )$o<+"+d(d e#t$e &os d(tos (&!&(dos e<)e$+"e#t(&"e#te se )!ede e$ !e /(4 !#( te#de#+( e# e& R" &os (&o$es s!,e# ()$o<+"(d("e#te de 3000 e# 3000 L(st+"os("e#te est( )$(t+( t!+"os "!/(s %(&&(s 4( !e &os d(tos to"(dos e$(# "!4 (&e'(dos ( &os e<)e$+"e#t(&es
b. B%s *osible medir con un ómetro *roesional la resistencia interna de un +alvanómetroD 5ustente su res*uesta. #AA No es !s!(&"e#te )os+,&e "ed+$ &( $es+ste#+( +#te$#( de !# .(&(#"et$o de,+do ( !e &os te$"+#(&es de &( $es+ste#+( +#te$#( #o so# (es+,&es ( !# /"et$o )$o%es+o#(&
c. %*li/ue las consecuencias de conectar un voltímetro e/uivocadamente en un circuito Eanálisis circuital si se conecta en serie con la resistencia *ara medir caídas de tensión. #AA L( o#se!e#+( de o#et($ !# o&t"et$o e!+o(d("e#te e# !# +$!+to o ,+e# se( e# se$+e o# &( $es+ste#+( se$( !e &( "ed++# de& o&t"et$o se$( o$$es)o#d+e#te (& o&t('e e#t$e.(do )o$ &( %!e#te 4 #o &( (d( de te#s+# d(d( )o$ &( $es+ste#+( !e se$( e& d(to !e !s!(&"e#te se !e$$( o,te#e$
d. &etermine la incidencia de la resistencia interna de un voltímetro en la medida de un voltae es*eciicado. 5i re/uiere medir la resistencia interna de su voltímetro< utilice un ómetro *roesional. #AAL( +#+de#+( de &( $es+ste#+( +#te$#( de !# o&t"et$o e# &( "ed+d( de& o&t('e es)e+%+(do +e#e $e%&e'(d( e# &( es(&( de "ed++# de& o&t"et$o )!es o"o se +de#t+%+ e# &( )$*t+( &( Res+ste#+( M!&t+)&+(do$( de& o&t"et$o o#st$!+do es d+$et("e#te )$o)o$+o#(& (& (&o$ de& Vo&t('e "*<+"o ( "ed+$ )o$ e& o&t"et$o
e. Para medir la caída de *otencial en los terminales de una resistencia Bes indierente em*lear cual/uier escala de un voltímetroD B%s coniable Hsta medidaD #AA No es +#d+%e$e#te e")&e($ !(&!+e$ es(&( de !# o&t"et$o )($( "ed+$ &( (d( de )ote#+(& e# &os te$"+#(&es de !#( $es+ste#+( de,+do ( &( %(&t( de )$e+s+# !e +")&+( !#( es(&( "*s (&t( de &o #ees($+o 4 e& des)$e+o de "(.#+t!des (&t(s e# es(&(s "e#o$es ( &( @t+& Se so,$ee#t+e#de &( )o( o#%+(,+&+d(d de !#( "ed+d( o# es(&( +#o$$et( De est( "(#e$( se o")$e#de !e &( es(&( ()$o)+(d( )($( !#( "ed++# se$( &( "*s ,('( )os+,&e s+# !e d+/( "ed++# s!)e$e e& (&o$ "*<+"o de& $(#.o de &( es(&(
. B%*li/ue cuál sería el valor de la resistencia interna de un voltímetro ideal " ar+umente su res*uestaD #AA L( $es+ste#+( +de(& de !# o&t"et$o se$( +#%+#+t( de,+do ( dos $(-o#es )$+#+)(&es E# )$+"e$( +#st(#+( se t+e#e !e d(d( &( e!(+# )($( Res+ste#+(s M!&t+)&+(do$(s de &( )$*t+( de &(,o$(to$+o se t+e#e !e est( es d+$et("e#te )$o)o$+o#(& (& Vo&t('e "*<+"o ( 3arlos "2 0olguín T2 "ed+$ (s !e se )od$( $e(&+-($ "ed++o#es ( o&t('es de !(&!+e$ (&+,$e o")$e#d+e#do
3apitulo ,2 Laboratorio de Física II
11
este o#e)to E# (d++# (& $eo#oe$ !e e& o&t"et$o se o#et( e# )($(&e&o o# &( $es+ste#+( &os *&!&os )($( !#( $es+ste#+( e!+(&e#te +#&!4e &( s!"(to$+( de &os +#e$sos de &(s $es+ste#+(s o")$e#d+d(s )o$ &( (so+(+# de $es+ste#+(s e# )($(&e&o de t(& "(#e$( !e (& te#de$ &( $es+ste#+( de& o&t"et$o ( +#%+#+to s! +#e$s( te#de$( ( e$o +")+d+e#do t$(sto$#os so,$e &( $es+ste#+( e!+(&e#te o$$es)o#d+e#tes ( &( $es+ste#+( so,$e &( !e se "ed+$* &( (d( de )ote#+(& o,te#+e#do (s !#( "ed++# de "(4o$ )$e+s+#
C$(CL5I$(%5
Conclusiones. Los o,'et+os se )!d+e$o# !")&+$ s(t+s%(to$+("e#te s+.!+e#do &(s +#st$!+o#es d(d(s )o$ e& )$o%eso$ se )!do "ed+$ (de!(d("e#te 4 o# $es!&t(dos s+"+&($es )($( todos &os .$!)os &os )($*"et$os de $es+ste#+( de& .(&(#"et$o E& G(&(#"et$o )!do o#e$t+$se e# !# o&t"et$o !e )e$"+t( $e(&+-($ "ed++o#es e#t$e 00 20 V .$(+(s ( &(s $es+ste#+( e# )($(&e&o o#et(d(s ( este Los d(tos o,te#+dos e# (d( )$oeso 4 "ed++# o+#+d(# e# (d( .$!)o $e(&+-(#do ('!stes )e$t+#e#tes )o$ ($+(+o#es e# &(s $es+ste#+(s )o$ &o !e se )!ede o#&!+$ !e &os $es!&t(dos e$(# e<(tos o (& "e#os )$e+sos d!$(#te todo e& )$oed+"+e#to
#%F%#%(CI25 ILI$G#7FIC25
/tt)===&!,seo"($#e=s&ette$#e=s17#ot(s#ot(02/t" 13 IH 2 00FB 600 )" /tt)===&(,!s,e".+"e#e-L(,C+$E&et$o#+osG!+(Teo$+(C()6)d% 200FB 630 )"
13
/tt)ess$+,do"do5870085()6AMPERIMETROVOLTIMETROOJMETRO4 MULTIMETRO
3arlos "2 0olguín T2
IH
3apitulo / 4 Laboratorio Física II
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