Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán Ingeniería Sección Eléctrica
PRÁCTICA 1 “MEDICIÓN DE RESISTENCIAS” OBJETIVO S •
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El alumno aprenderá a utilizar diferentes equipos eléctricos para la medición de las resistencias, así como el uso del código de colores. Comparar las lecturas de cada equipo eléctrico en parámetros como exactitud, rapidez, precisión y confiabilidad. confiabi lidad.
INTRODUCCIÓN a importancia de los instrumentos eléctricos de medición medición es es incalculable, ya que mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corr corrie ient nte, e, car carga, ga, pote potenc ncia iall y ener energí gía, a, o las las cara caract cter erís ísti tica cas s eléc eléctr tric icas as de los circuitos circuitos,, como la resistencia resistencia,, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. !demá !demás s que que perm permite iten n local localiz izar ar las las causas causas de una una opera operació ción n defec defectuo tuosa sa en aparato eléctrico en los cuales, como es bien sabido, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma "isual, como en el caso de un aparato mecánico. a información que suminist suministran ran los inst instrum rumento entos s de medi medición ción eléctr eléctrica ica se da norm normalm almen ente te en una una unid unidad ad eléctr eléctrica ica estánd estándar ar## o$mio o$mios, s, "olti "oltios, os, amper amperio ios, s, culombios, $enrios, faradios, "atios o %ulios. Funcionamiento de los aparatos de medición: •
Multímetro digital.
multímetr etro o d!t" d!t"ll es un inst El multím instru rume ment nto o elec electr trón ónic ico o de medi medici ción ón que que generalmente calcula "olta%e, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo modelo de multímetro puede puede medir medir otras otras magnitu magnitudes des como capacit capacitanci ancia a y temp temper erat atur ura. a. &rac &racia ias s al mult multím ímet etrro pode podemo mos s comp comprrobar obar el cor correcto ecto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos. Ve#t"$"% %o&re el "#"l'!(o) 'na palabra lo
multímetro dice
todo,
DE
UN
exactitud.
PARTES * +UNCIONES MU,T-METRO DI.ITA,/
! conti continu nuaci ación ón descr describi ibire remo mos s las las parte partes s y funcio funcione nes s de un multímetro, recuer ecuerda da que que generalmente los multímetro% son seme%antes, aunque dependiendo de modelos, pueden cambiar la posición de sus partes y la cantidad de funciones, es por eso que cada parte tiene un símbolo estándar que Ing" #ngel Isaías $ima %óme&
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identi(ca su función.
1/0 )o*er# +otón de apagadoencendido. /0 -isplay# )antalla de cristal líquido en donde se muestran los resultados de las mediciones / 2/0 la"e selectora del tipo y rango de medición# Esta lla"e nos sir"e para seleccionar el tipo de magnitud a medir y el rango de la medición.
3/0 angos y tipos de medición# os n/meros y símbolos que rodean la lla"e selectora indican el tipo y rango que se puede escoger. En la imagen anterior podemos apreciar los diferentes tipos de posibles mediciones de magnitudes como el "olta%e directo y alterno, la corriente directa y alterna, la resistencia, la capacitancia, la frecuencia, prueba de diodos y continuidad.
4/0 Cables ro%o y negro con punta# El cable negro siempre se conecta al borne o %ac0 negro, mientras que el cable ro%o se conecta al %ac0 adecuado seg/n la magnitud que se quiera medir. ! continuación "emos la forma en que se conectan estos cables al multímetro.
5/0 +orne de conexión o %ac0 negati"o# !quí siempre se conecta el cable negro con punta.
6/0 +orne de conexión o %ac0 para el cable ro%o con punta para mediciones de "olta%e 123, resistencia 143 y frecuencia 15z3. 6u símbolo es el siguiente. Ing" #ngel Isaías $ima %óme&
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7/0 +orne de conexión o %ac0 para el cable ro%o con punta para medición de miliamperes 1m!3.
8/0 +orne de conexión o %ac0 para el cable ro%o con punta para medición de amperes 1!3.
19/0 7ócalo de conexión para medir capacitares o condensadores.
11/0 7ócalo de conexión para medir temperatura. •
Multímetro analógico.
El multímetro o :olímetro "#"l'!(o, así como existen instrumentos para medir el peso, la longitud, el "olumen, la temperatura y otros parámetros asociados con los cuerpos también $ay instrumentos de medición necesarios en el taller de electrónica que sir"en para obtener medidas especí(cas de corriente eléctrica como "olta%e, resistencias, frecuencias y otras Es un medidor de agu%a que puede medir m/ltiples magnitudes eléctricas. !demás de la medición de las magnitudes de corriente y tensión, así como de resistencia en diferentes rangos de medición, el multímetro analógico también es apto para pruebas de diodos o de continuidad. El multímetro analógico moderno de $oy en día suele estar equipado con un sistema de medida de bobina mó"il. 'n multímetro analógico de la primera generación en cambio tenían sistemas de medida de $ierro. 'n multímetro analógico se emplea con frecuencia en escuelas, empresas de formación profesional, laboratorios, uni"ersidades y el sector de la in"estigación. En estos ámbitos de aplicación, el multímetro analógico es muy "alorado por su rápida comprensión "isual de los "alores de medición, la fácil percepción de tendencias y la indicación promediada en caso de "alores de medición muy oscilantes.
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Puente de Wheatstone.
El puente de 8$eatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o altema y permite la medida tanto de resistencias ó$micas como de sus equi"alentes en circuitos de comente altema en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores 1impedancias3. )ara determinar el "alor de una resistencia eléctrica bastaría con colocar entre sus extremos una diferencia de potencial 123 y medir la intensidad que pasa por ella 193, pues de acuerdo con la ley de :$m, ;2<9. 6in embargo, a menudo la resistencia de un conductor no se mantiene constante "ariando, por e%emplo, con la temperatura y su medida precisa no es tan fácil. E"identemente.
a sensibilidad del puente de 8$eatstone depende de los elementos que lo componen, pero es fácil que permita apreciar "alores de resistencias con décimas de o$mio. Cuando el puente se encuentra en equilibrio# = ; > y x ; ? de donde = < x ; > < ?. En este caso la diferencia de potencial 1la tensión3 es de cero @A@ "oltios entre los puntos ! y +, donde se $a colocado un amperímetro, que muestra que no pasa corriente entre los puntos ! y + 1A amperios3. Cuando x ; ?, 2!+ ; A "oltios y la corriente ; A amperios. 6i no se conoce el "alor de x, se debe equilibrar el puente "ariando el "alor de ?. Cuando se $aya conseguido el equilibrio, x será igual a ? 1x ; ?3. ? debe ser una resistencia "ariable con una carátula o medio para obtener "alores muy precisos.
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Puente de Kelvin.
Es un puente de 8$eatstone modi(cado que ofrece mayor exactitud al momento de medir resistencias, sobretodo de "alores pequeBos. En la siguiente imagen se puede obser"ar el diagrama de un puente de el"in#
x es la resistencia desconocida, y y es la resistencia del alambre que se usa para conectar a x con ?. El gal"anómetro, o el instrumento que se utilice para medir el "olta%e o la corriente en las terminales del puente, se puede conectar en el punto m o en el punto n. 6i se conecta en el punto m la resistencia del alambre y se suma con el "alor de la resistencia desconocida x, entonces la medición estará por encima del "alor de x. )or otro lado, si la medición se realiza en el punto n la resistencia del alambre se suma con ? $aciendo que la lectura de la resistencia desconocida este por deba%o de su "alor real, ya que la resistencia del brazo ? es mayor que su "alor nominal. 6i la medición se realiza en el punto p 1entre los puntos m y n3, de tal manera que se cumpla la siguiente igualdad#
-e esta manera el puente estará en equilibrio y se puede establecer la siguiente relación entre sus resistencias#
MATERIA, * E;UIPO Ing" #ngel Isaías $ima %óme&
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=A resistencias a D *att de diferentes "alores 1? de ellas menores a ==A 3 Fultímetro digital. Fultímetro analógico. )uente de 8$eatstone. Cables de conexión. )uente de el"in. 6oft*are de lectura de código de colores.
DESARRO,,O =. Enumerar las resistencias del = al =A arbitrariamente. >. )or medio del código de colores determinar los "alores de cada resistencia.
Figura 1.1
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?. !nótelas en la tabla =.= de forma progresi"a. Go.
Código de colore
Fultímet ro digit
= > ? J I L M K H =A
=AA ??A >>A =>A =KA ??A >>A =>A =>A >MA
HH.I ?>?.K >=M.M ==K.L =KA.J ??A.K >>A.I ==M.M =>A.H >LK.J
Fultímetr )uente o de analógic 8$eatsto HJ ?>H >=K =>A =M= ?>J >>A =>A ==K >MA Tabla
HH.> ?>?.L >=M.J ==K.? =KA.? ??A.K >>A.> ==M.J =>A.M >LK.K
1.1
CUESTIONARIO =. NOué restricción tiene el puente de 0el"in con respecto al puente de 8$eatstoneP
R< El :ue#te de =el># e% u#" mod?("('# del :ue#te de @e"t%to#e :ro:or(o#" u#" m"or e"(ttud e# re%%te#("% de &"$o >"lor !e#er"lme#te :or de&"$o de 1 >. Fencione cuál de los instrumentos utilizados de medición es más preciso#
R< Multímetro d!t"l/ >.= N)or quéP
R< :or l" %e#%&ld"d de %u% (om:o#e#te% e# l" medd" de dodo% tr"#%%tore% et( te mde u# F04 G e# l" medd"% e"(t"%/ P"r" medr >olt"$e% de :re(%'# :(o% de >olt"$e% F04 e% lo mHmo/ ?. NOué le sucede al multímetro digital cuando se tocan las terminales con los dedos al medir el "alor de una resistenciaP
R< El >"lor de l" re%%te#(" %e >e "e(t"d" :or "l re%%te#(" :ro:" del (uer:o/ No %e ("l(ul" el >"lor re"l de l" re%%te#("/ J. NOué significa que la agu%a del puente de 8$eatstone tienda al lado negati"oP
R< re:re%e#t"# u# !r"# (oe?(e#te de tem:er"tur" #e!"t>"/ Ing" #ngel Isaías $ima %óme&
'(
I. NCuál fue el instrumento más rápido para tomar las lecturasP
R< Multímetro d!t"l/
I.= N)or quéP
R< Por el u%o %e#(llo rH:do de e%te #%trume#to ue :uede medr >olt"$e% (orre#te% re%%te#("% de u#" orm" %m:le/ L. Encuentre el rango en el cual debe existir un resistor que tiene las siguientes bandas de colores para satisfacer la tolerancia del fabricante.
1K B"#d" 2erde o%o Caf
K B"#d" !zul o%o Gegro
2K B"#d"
3K B"#d"
V"lor de l"
Garan%a Caf Gegro Tabla
-orado ILAA IQR )lateado >>A =AQR =A
1.2
M. Encuentre el código de colores para las siguientes resistencias de =AR.
V"lor de l" >>A JMAA LK H.=F
1K B"#d"
K B"#d"
2K B"#d"
o%o !marillo !zul +lanco
o%o Forado &ris Café Tabla
Café o%o o%o 2erde
3K B"#d" )lateado )lateado )lateado )lateado
1.3
K. NExiste una superposición en la cobertura entre los resistores de >ARP Esto es, determine el rango de tolerancia para un resistor de >AR de =A y para un resistor de >AR de =I , y obser"e si se sobreponen sus rangos de tolerancia.
R< 19 L R"#!o de toler"#(" 701 L < F0 14 L R"#!o de toler"#(" 1017 L < 2F0 S e%te u#" %u:er:o%('# e# l" (o&ertur" e# el r"#!o mHmo de toler"#(" de 19 L e# el r"#!o mí#mo de toler"#(" de 14 L/ H. NExiste una superposición en la cobertura entre los resistores de =ARP Esto es, determine el rango de tolerancia para un resistor de =AR de =A y para un resistor de =AR de =I , y obser"e si se sobreponen sus rangos de tolerancia. Ing" #ngel Isaías $ima %óme&
''
R< 19 L R"#!o de toler"#(" 8011 L < 1F0 14 L R"#!o de toler"#(" 12/4015/4 L < 1/4F0 No e%te %u:er:o%('# de (o&ertur"% e#tre lo% re%%tore%/
=A. Encuentre la conductancia de cada una de las siguientes resistencias#
" 9/975L 0000000 . < 1 9/975 L < 11/57 & 3= L0000000000 . < 1 3999 L < 9/9994 ( /M L0000000 . < 1 999 L < 9/9999343 ==. Encuentre la conductancia de =AAAft de alambre !8& S=K $ec$o de# a3 Cobre b3 !luminio c3 !cero
Re%%te#(" el(tr(" e%:e(í?(" (o#du(t"#(" :"r" (o#du(tore% " 9QC
M"ter"l
m m m
!cero colado
=
=
atón FsL? A,AM=
=J
!cero fundido
A,=?
M,M
Fagnesio
>?
919
19
Fanganeso A,J>?
>,?M
9967
25
Fercurio
A,HJ=
=,AL?
!ntimonio
A,J=M
>,J
Gíquel
A,AKM
==,I
Cadmio
A,AML
=?,=
Giquelín
A,I
>,A
Carbón
JA
A,A>I
:ro
A,A>>>
JI
Co&re
9916
47
)lata
A,A=L
L>,I
A(ero :uro Alum#o
Ing" #ngel Isaías $ima %óme&
<
1
M"ter"l
m m m
A,AJ?I
<
1
')
Constantan A,JK
>,AK
)lata arti(cial
A,?LH
>,M=
CromoGi Te
A,=A
=A
)latino
A,===
H
EstaBo
A,=>
K,?
)lomo
A,>AK
J,K
&ra(to
K,AA
A,=>I
8olframio
A,AIH
=M
=M
7inc
A,AL=
=L,I
atón FsIK A,AIH
=>. Fencione las "enta%as y des"enta%as del uso de cada uno de los equipos que se enlistan#
VENTAJAS
DESVENTAJAS
6oft*are de código de
ápida identi(cación Error en la de "alores, "aloresidenti(cación de )recisión en las Go mide Uuctuaciones Fultímetro digital medidas en las mediciones. Fiden Uuctuaciones Go es preciso, Fultímetro en las mediciones. de ende de la Fedicion exacta de Tluctuación de las )uente de los "alores. mediciones. Fedicion exacta de Tluctuación de las )uente de el"in los "alores mediciones. Tabla 1.4
CONC,USIONES -urante el desarrollo de esta práctica GoV = WFedición de resistenciasX, se lle"ó a cabo la medición de =A resistencias de distintos "alores, desde =AA a ??A , utilizando diferentes instrumentos de medición, como# Fultímetro digital, multímetro analógico, puente de 8$eatstone obteniendo diferentes mediciones para las resistencias, después se compararon los resultados obtenidos en un tabla respecto al código de colores de cada resistencia. 6e obser"ó que los "alores teóricos y "alores reales calculados no son los mismos, "arían un poco respecto al instrumento de medición utilizado, siendo más preciso el multímetro digital.
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