INTRODUCCIÓN MANEJO DE APARATOS DE MEDIDA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS LABORATORIO DE FÍSICA II PEREIRA 2004 INTRODUCCIÓN
En el sigui siguient ente e labora laborator torio io apren aprende derem remos os el manej manejo o de algun algunos os apara aparatos tos de medida como el voltímetro de Fluke, el voltímetro Leybold, el Reóstato, la fuente de aliment alimentació ación, n, etc; etc; también también aprend aprendere eremos mos a instala instalarr un circuito circuito eléctr eléctrico ico a partir de dicos instrumentos, y como se reali!a la calibración de los diferentes instrumentos de medida"
OBJETIVOS
#dentificar y distinguir los componentes eléctricos de un circuito"
Leer e interpretar correctamente un es$uema eléctrico"
#nstalar un circuito a la vista del es$uema ine$uívocamente"
%d$uirir abilidad para leer y utili!ar las diferentes escalas de un multiamperímetro"
&onectar correctamente un aparato de medida para medir intensidad de corriente en un circuito de corriente continua"
&onectar correctamente un medidor de voltaje, para medir diferencias de potencial en circuitos de corriente continua"
'edir resistencias con el multímetro"
PROCEDIMIENTO
- Manej !e "#$nen%e& ' e()*$& $a+a #e!*"*ne& e,"%+*"a&. •
#nstalamos el circuito(
•
•
•
)onde * es una fuente +ye de corriente continua variable" Los signos - y . corresponden a los bornes - y . $ue tienen la fuente en la escala cuyo rango es /01/ voltios de corriente continua" R es el reóstato de 22/ Ω 3omios4 de valor nominal conectado como resistencia variable" 'edimos con el ómetro y consignamos su valor en la tabla 5"5, siendo 6%6 y .*6 medidores de corriente y voltaje respectivamente y 7 un interruptor inicialmente abierto" 'ovimos el dial de la fuente asta $ue el voltímetro se8alara 9 voltios en la escala de corriente continua" )espla!amos el cursor del reóstato de tal manera $ue abarcara la longitud plena de éste" &erramos el interruptor 7" Repetimos el procedimiento anterior despla!ando el cursor del reóstato asta $ue abarcara :, y < de su longitud plena, midiendo la resistencia en cada caso y completando la tabla de datos 5"5 para 9 y luego para 5/ voltios"
- Ca,*/+a"*n !e )n 1,%#e%+ Le'/,! 3An,56 en ,a e&"a,a !e 7018 •
#nstalamos el circuito(
•
•
)esde el dial de la fuente variamos la alimentación desde cero en incrementos de 5 voltio asta marcar en el voltímetro patrón 3Fluke4 = * o un valor cercano, y consignamos los datos de los dos voltímetros en la tabla 5"1" Reali!amos después las lecturas desde el voltímetro Leybold, empe!ando en 5/ v, luego en ="9 v, en >"9 v00/"9v, y completamos la tabla 5"1"
TABLA 787 REÓSTATO FUENTE
V ; <1
V ; 701
LONGITUD APRO9IMADA 4=4 >=4 2=4 7=4 4=4 >=4 2=4 7=4
AMPERÍMETRO
MEDIDA CON Ó:METRO 3Ω)
I 3A6
RANGO DE ESCALA SELECCIONADO I #
225,/ 191,@ 5@2,@ A1,9 225,/ 191,@ 5@2,@ A1,9
/,/5? /,/5> /,/1@ /,/@/ /,/1> /,/2@ /,/@/ /,51/
/,/9 /,/9 /,/9 /,9 /,/9 /,/9 /,9 /,9
TABLA 782 Bolerancia /"59
&lase C D 5"9
V,%#e%+ F,)?e 3D*5*%a,6
V,%#e%+ Le'/,! 3An,56
PATRON
LECTURA
ERROR LECTURA-PATRON 3V6
+atrón D 5/ ERROR INSTRUMENTAL @V RESPECTO AL RANGO LECTURA-PATRÓN 700 RANGO
3V6 7040 200< >070 40> <04 00 07 0> 04
3V6 5,5 1,1 2,5 ?,1 9,1 @,1 A,2 >,? =,9
=,92 =,/= >,/? A,52 @,1/ 9,2/ ?,1> 2,25 1,?5 5,?2 /,?9
700 < < < < << 4< >< 2< 7< 0<
/,5 /,1 /,5 /,1 /,1 /,1 /,2 /,? /,9 /,9 /,? /,9 /,? /,2 /,1 /,1 /,1 /,5 /,5 /,5
/,@ 1,/ /,= 5,A 5,@ 1,/ 1,= 2,A ?,@ ?,A ?,5 ?,@ 2,A 2,/ 1,/ 1,1 5,= /,= /,A /,9
ANÁLISIS DE DATOS
5" )iscutir el comportamiento de la corriente en los circuitos de la primera parte del procedimiento a medida $ue cambia R" En el eperimento reali!ado en la primera parte observamos $ue el comportamiento de la corriente varía al cambiar la posición del cursor el cual modifica el valor de la resistencia variable 3R4, es decir, a menor resistencia mayor intensidad de corriente, y viceversa"
1" Eplicar la relación eistente entre la intensidad de corriente y los diferentes valores de R al duplicarse el voltaje en la alimentación" %l duplicarse el voltaje en la alimentación y teniendo en cuenta los mismos valores para R, la intensidad de corriente también se duplica"
2" &alcular el rango de la escala seleccionada * m empleando la ecuación( X m = X max – X min
Escala seleccionada( /"/9 39*4 #m D /"/5>A6/"/5? A D /"//? A Escala seleccionada( /"9 39*4 #m D /"/@/ A Escala seleccionada( /"/9 35/*4 #m D /"/2@ A 6/"/1> A D /"/51 A Escala seleccionada( /"9 35/*4 #m D /"51 %6/"/@ %D /"/@% 7e puede observar como el rango de la escala # m tiende a cero, a medida $ue la escala seleccionada es mGs pe$ue8a"
?" %nali!ar las diferencias entre datos suministrados por los voltímetros Fluke y Leybold registrados en la tabla 5"1" H% $ué se podrían atribuir tales diferenciasI HEiste alguna variación si la toma de datos es creciente o decrecienteI 6 Bales diferencias se podrían atribuir a $ue el voltímetro de Fluke es digital lo $ue lo ace mGs preciso y confiable" 6 Jo eiste ninguna variación si la toma de datos es creciente o decreciente; de igual manera siempre abrG la misma diferencia entre los dos voltímetros, mostrando menor voltaje el voltímetro de Fluke"
9" Kustificar por $ué es o no confiable el voltímetro Leybold como instrumento de medida" &reemos $ue el voltímetro de Leybold no es confiable ya $ue no arroja un dato o nmero eacto pues su medida se ace por medio de una aguja $ue muestra un valor el cual se puede definir dependiendo de la posición de la cual se lea, ademGs por$ue si no estG bien graduado el voltímetro nos puede arrojar datos erróneos"
@" %sociar
la
Κ =
columna
dereca
de
100 × ∆" x
la
tabla
5"1
con
la
ecuación
del error instrumental MN*, H$ué
xm
concluyeI El error instrumental
∆" x se define como la mayor separación entre el valor
medido de una cantidad con el instrumento dado y el valor medio con un etalon 3patrón de medida4" *emos entonces como
∆" x sería la diferencia entre la lectura $ue se ace y el
patrón" )atos ya registrados en la tabla 32O columna4" P Q m es igual a >,? y =,> 3rango4, respectivamente para la primera y segunda parte del eperimento" 7iendo entonces C igual al error instrumental MN*" A" Eprese en medidas de voltaje e intensidad de corriente considerando la lectura $ue suministra el instrumento anGlogo y su correspondiente error absoluto, empleando el procedimiento descrito en el numeral 5"?"2 literales a, b, c y d Babla 5"2" Error %bsoluto en el amperímetro anGlogo" #mD#ma6 #min Rango de la Escala 3%4
&D3#6#4SJu #
#
Ju
&onstante & 3%4
7D5S&
MN#D3kT#m4S5// MN# Error 7ensibilidad &laseC #ntrumental 3divis"S%4 3%4
M#D&SJu
M#DM#-M#
M# Error Lectura 3%4
Error Botal 3%4
Error Botal 3m%4
/,/9
/,/5 /,/1
5/
/,//5
5///
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/,/9
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5/
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5/
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5//
5,9
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/,//5/
/,//>9
>,9/
Ejemplo( # D 3/"/5? U/"//54%mperios
Babla 5"? Error absoluto en el voltímetro anGlogo *mD*ma6*min Rango de la Escala 3*4
&D3*6*4SJu *
*
Ju
&onstante & 3*4
7D5S&
MN*D3kT*m4S5// M*D&SJu M*DM*-M*
7ensibilidad &laseC 3divis"S*4
MN# Error #ntrumental 3*4
M# Error Lectura 3*4
Error Botal 3*4
Error Botal 3m*4
5/
/,/5 / ,/1
9
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5///
5,9
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9
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59/
5/
/,5/ /,1/
9
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5,9
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591
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9
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59/
5/
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9
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5///
5,9
/,59
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59/
5/
/,5/ /,1/
9
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5//
5,9
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/,591
591
5/
/,5/ /,1/
9
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5//
5,9
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/,591
591
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9
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/,55 /,11
9
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/,59
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/,591
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/,591
591
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9
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9
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/,592
592
5/
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9
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9@
5,9
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/,59?
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/,59
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9
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/,//?2
/,59?
59?
5/
/,12 /,?9
9
/,/12
??
5,9
/,59
/,//?9
/,599
599
Ejemplo( * D 35,5 U /"54 *oltios >" Eprese en medidas de voltaje y resistencia considerando la lectura $ue suministra el instrumento digital y su correspondiente error absoluto"
=" 'encione aplicaciones de se8ales de corriente alterna y corriente continua"
C++*en%e "n%*n)a.
&ircuitos electrónicos" Electrodomésticos" Vatería Wrganetas
C++*en%e A,%e+na
Vombillo 'otores bobinados Fuentes de energía en ogares e industrias +arlantes"
CONCLUSIONES
7e ad$uirió conocimientos bGsicos en medidas de resistencia, corriente y voltaje"
7e eperimentó con instrumentos de medición, se ad$uirió eperiencia y conocimiento de estos y su modo de empleo para futuros eperimentos"
7e aclararon conceptos de electricidad y como esta es utili!ada por medio de circuitos, puede ser controlada y alterar su intensidad para el uso de ella"
7e aprendió a obtener errores de medida y a calibrar los e$uipos de medida, como conocimiento bGsico para futuros eperimentos"
