INTRODUCCION A LAS MEDICIONES ELECTRICAS
Carmen Pérez Donado, Isabela Miranda Arciniegas, Silvia Peña Jiménez, Jorge Barros Castro Grupo 7 Física Mecánica, Facultad de Ingenierías, Universidad del Atlántico, Km 7 Antigua vía Puerto Colombia, espacio 205A, A.A 1890, Barranquilla
Resumen
Es de mucha importancia entender y saber realizar mediciones eléctricas, y las implicaciones y errores que en estas se pueden presentar; por esto, en este documento, se mostrarán algunos datos obtenidos en el laboratorio a través de dichas mediciones, y los errores porcentuales en ellas. Voltajes alternos, directos y la resistencia de resistores fueron magnitudes tomadas en cuenta para la realización de la experiencia. Palabras claves: Voltaje alterno, Voltaje directo, Tolerancia, Resistores. Abstract
It is very important to understand and know how to perform electrical measurements, and the implications and that these errors may occur, therefore, in this paper will show show some data data obtained obtained in the laboratory by by such measurements measurements,, and the percentage percentage errors in them. them. Alternating Alternating voltages, voltages, direct direct and tolerance tolerance of of resistors magnitudes were considered for the realization of the experience. Keywords: alternating voltage, direct voltage, tolerance, Resistors .
Introducción
La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. El voltio es la unidad SI de diferencia de potencial y se define como la diferencia de potencial que que existe entre entre dos puntos cuando cuando es necesario necesario realizar un trabajo de 1 julio para mover una carga de 1 culombio de un punto a otro. La unidad de potencia eléctrica es el vatio, y representa la generación o consumo de 1 julio de energía eléctrica por segundo. En la forma más simple de voltímetro se rectifica una corriente alterna en un tubo de diodo y se mide la corriente rectificada con un galvanómetro convencional. Conceptos importantes en las mediciones de voltaje son los siguientes:
Voltaje Directo (DC): Este tipo de voltaje es el que es generado en pilas alcalinas, o las fuentes hechas basadas en diodos rectificadores que producen un voltaje DC.Esta señal se rectifica para producir una señal directa, esto es, su valor siempre es fijo o constante. Los rangos que maneja el multímetro para el voltaje DC van desde 200mV hasta 1000V. mV= 1*10-3V. Voltaje Alterno (AC): V~ Este tipo de voltaje es el que es generado en las líneas o tomas de corriente, este tipo de voltaje se le llama alterno porque puede variar y aparte esta oscilando en la parte positiva y negativa. Losrangos que maneja el multímetro para el voltaje AC van desde 200V hasta 750V. Regularmente ambos voltajes se manejan como funciones senoidales, que pueden variar variar en el tiempo.
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Las resistencias o resistores son dispositivos que se usan en los circuitos eléctricos para limitar el paso de la corriente, y usan un código de colores para identificar el valor en ohmios de la resistencia en cuestión. La primera banda de la resistencia indica el primer dígito significativo, la segunda banda indica el segundo dígito significativo, la tercera banda indica el número de ceros que se deben añadir a los dos dígitos anteriores para saber el valor de la resistencia, en la cuarta banda se indica el rango de tolerancia entre el cual puede oscilar el valor real de la resistencia. Detalle Experimental
Para realizar la experiencia de laboratorio concerniente a la introducción de las mediciones eléctricas, se tuvo que recurrir a distintas herramientas que permitieron desarrollarla de una manera efectiva. Tales herramientas fueron: El voltímetro, el cual se utiliza para medir el voltaje de distintas fuentes; tres resistores, a los cuales se mide su resistencia; dos tomas de corrientes de distintos voltajes; y un proporcionador de voltaje. Se inicia la experiencia de la siguiente manera, primero se familiariza con el instrumento de medición el voltímetro, comprendiendo las diferentes escalas en las cuales se puede dar las mediciones, además de aprender a leer las cantidades que este proporciona. Luego, se procede a analizar el código de colores que permite identificar la resistencia de cada resistidor. Ya con esta información clara, se comienzan con las mediciones; en primer lugar se lleva a cabo la medición del voltaje alterno, tomando el voltímetro y colocándolo en contacto con la fuente de energía, las cuales fueron los tomas de corrientes que se encuentran en el laboratorio, de diferentes voltajes. Prontamente, se procede a la medición de la resistencia de los resistores, observando previamente su resistencia según su código de colores; se realizo la medición de la resistencia del mismo; para ello se utilizo el voltímetro previamente graduado a la escala adecuada para cada resistor. Es importante mencionar que esta graduación se hace teniendo en cuenta el código de colores de cada uno. Para finalizar se realiza la medición del voltaje directo, conectando el voltímetro a un proporcionador de voltaje, en el cual se puede graduar el voltaje dado, se anotan los datos de la corriente proporcionada y el valor obtenido por medio del voltímetro.
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Fig1. Voltímetro y partes
Resultados y discusión
Según los datos obtenidos en el laboratorio, con ayuda del voltímetro, y el cálculo de los errores porcentuales presentados en las mediciones realizadas, se tabula la información:
Voltaje Alterno
Valor teórico
Valor experimental
Error porcentua l
120 V 220 V
127,9 V 218 V
6,583% 0,909%
12,4 V
12,45 V
0,403%
3 x10 Ω 2,7x105 Ω 5 4,7x10 Ω
2,95 x10 Ω 2,65 x105Ω
1,66% 1,85%
Voltaje Directo
Resistor
5
4,61x 10 Ω
1,914%
Para obtener los datos presentados en la anterior tabla, se procedió a determinar los errores porcentuales en las mediciones, con ayuda de la información obtenida en el laboratorio. Para hallar los errores porcentuales se tiene:
Configuración 1, Voltaje alterno:
*Nota: Se aplica el mismo ejercicio para los segundos datos de voltaje alterno.
Configuración 2, voltaje directo:
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Configuración 3, resistores:
En esta configuración, los valores teóricos de la resistencia de los resistores se tomaron gracias a su código de colores, de la siguiente manera:
1
2
3
Segundo resistor:
4 4
(1) y (2) indican los primeros digitos significativos de la resistencia del resistor. (3) Indica el exponente al cual esta elevado una potencia de 10, el cual es multiplicador de los dos primeros números. (4) Indica el porcentaje de tolerancia de dicho resistor, oscilando este valor por encima o por debajo del valor mostrado en el código.
2 7 x10 ±5% 4 Valor teórico: 27 x 10 Ω ±5% = 270000 Ω ± 5% Valor experimental: 265000 Ω
Tercer resistor:
Código de colores:
4
4
7
x10
±5%
4
Valor teórico: 47 x 10 Ω ±5% = 470000 Ω ± 5% Valor experimental: 461000 Ω
Tolerancia:
Siguiendo las indicaciones anteriores se obtuvo lo siguiente: Primer resistor:
3
0
Se puede apreciar que los errores observados en las mediciones son bastante pequeños, por lo que se infiere que el porcentaje de error en las mediciones realizadas fue bastante bajo. Conclusiones
2
x10 2
±5%
Valor teórico: 30 x 10 Ω ±5% = 3000 Ω ± 5% Valor experimental: 2950 Ω
A partir de los conceptos vistos y de lo experimentado en el laboratorio, se logra observar y comprobar que los valores obtenidos fueron muy cercanos a los teóricos, pues siempre existirán errores en la toma de mediciones;
_________________ y se aprendió a utilizar el instrumento de medición de magnitudes eléctricas, llamado voltímetro. Además, se observó que es posible medir la resistencia de cada uno de los resistores utilizados, por medio de sus características y utilizando el código de colores visto anteriormente, y comparando cada código respectivo, con la medición vista en el voltímetro. Referencias
[1] MAIZTEUI, y GLEISER,R, 1976. Introducción a las medi-das del laboratorio (Edición “guayqui”: Córdoba, Argentina) [2] SERWAY, y BEICHNER, Física para ciencia e ingeniería. Tomo II. Quinta Edición. Editorial Mc Graw Hill. [3]Mediciones eléctricas. Citado 28 de agosto de 2011. http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/ Apuntes_EyM/Capitulo_5_Mediciones_Electricas.p df
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