INTRODUCCIÓN MANEJO DE APARATOS DE MEDIDA
NATALIA CÓRDOBA CÓD. 42.162.546 MARIA FERNANDA GRAJALES CÓD. 42.160.408 WILSON DAVID JARAMILLO CÓD. 18.523.407 DIANA PAOLA BALLESTEROS CÓD. 42.157.100
Profesor: ING. JHON JAIRO SANTA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS LABORATORIO DE FÍSICA II PEREIRA 2004
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INTRODUCCIÓN
En el siguiente laboratorio aprenderemos el manejo de algunos aparatos de medida como el voltímetro de Fluke, el voltímetro Leybold, el Reóstato, la fuente de alimentación, etc; también aprenderemos a instalar un circuito eléctrico a partir de dichos instrumentos, y como se realiza la calibración de los diferentes instrumentos de medida.
OBJETIVOS
Identificar y distinguir los componentes eléctricos de un circuito. Leer e interpretar correctamente un esquema eléctrico. Instalar un circuito a la vista del esquema inequívocamente. Adquirir habilidad para leer y utilizar las diferentes escalas de un multiamperímetro. Conectar correctamente un aparato de medida para medir intensidad de corriente en un circuito de corriente continua. Conectar correctamente un medidor de voltaje, para medir diferencias de potencial en circuitos de corriente continua. Medir resistencias con el multímetro.
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PROCEDIMIENTO
- Manejo de componentes y equipos para mediciones eléctricas:
Instalamos el circuito:
Donde V es una fuente Phywe de corriente continua variable. Los signos + y – corresponden a los bornes + y – que tienen la fuente en la escala cuyo rango es 0…20 voltios de corriente continua. R es el reóstato de 330 Ω (ohmios) de valor nominal conectado como resistencia variable. Medimos con el óhmetro y consignamos su valor en la tabla 1.1, siendo -A- y –V- medidores de corriente y voltaje respectivamente y S un interruptor inicialmente abierto.
Movimos el dial de la fuente hasta que el voltímetro señalara 5 voltios en la escala de corriente continua. Desplazamos el cursor del reóstato de tal manera que abarcara la longitud plena de éste. Cerramos el interruptor S.
Repetimos el procedimiento anterior desplazando el cursor del reóstato hasta que abarcara ¾, ½ y ¼ de su longitud plena, midiendo la resistencia en cada caso y completando la tabla de datos 1.1 para 5 y luego para 10 voltios.
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- Calibración de un voltímetro Leybold (Análogo) en la escala de 10v.
Instalamos el circuito:
Desde el dial de la fuente variamos la alimentación desde cero en incrementos de 1 voltio hasta marcar en el voltímetro patrón (Fluke) 9 V o un valor cercano, y consignamos los datos de los dos voltímetros en la tabla 1.2.
Realizamos después las lecturas desde el voltímetro Leybold, empezando en 10 v, luego en 9.5 v, en 8.5 v……0.5v, y completamos la tabla 1.2. TABLA 1.1 REÓSTATO
FUENTE
V = 5v
V = 10v
AMPERÍMETRO
LONGITUD APROXIMADA
MEDIDA CON ÓHMETRO (Ω)
I (A)
RANGO DE ESCALA SELECCIONADO Im
4/4 3/4 2/4 1/4 4/4 3/4 2/4 1/4
331,0 252,6 163,6 72,5 331,0 252,6 163,6 72,5
0,014 0,018 0,026 0,060 0,028 0,036 0,060 0,120
0,05 0,05 0,05 0,5 0,05 0,05 0,5 0,5
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TABLA 1.2 Tolerancia 0.15
Clase K = 1.5
Voltímetro Fluke (Digital)
Voltímetro Leybold (Análogo)
PATRON (V) 1,040 2,005 3,010 4,03 5,04 6,00 7,01 8,03 9,04 9,53 9,09 8,04 7,13 6,20 5,30 4,28 3,31 2,41 1,43 0,45
LECTURA (V) 1,1 2,2 3,1 4,2 5,2 6,2 7,3 8,4 9,5 10,0 9,5 8,5 7,5 6,5 5,5 4,5 3,5 2,5 1,5 0,5
Patrón = 10
ERROR LECTURA-PATRON (V)
0,1 0,2 0,1 0,2 0,2 0,2 0,3 0,4 0,5 0,5 0,4 0,5 0,4 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1 0,1 0,1
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ERROR INSTRUMENTAL Δ”V RESPECTO AL RANGO LECTURA-PATRÓN x 100 RANGO
0,6% 2,0% 0,9% 1,7% 1,6% 2,0% 2,9% 3,7% 4,6% 4,7% 4,1% 4,6% 3,7% 3,0% 2,0% 2,2% 1,9% 0,9% 0,7% 0,5%
ANÁLISIS DE DATOS
1. Discutir el comportamiento de la corriente en los circuitos de la primera parte del procedimiento a medida que cambia R. En el experimento realizado en la primera parte observamos que el comportamiento de la corriente varía al cambiar la posición del cursor el cual modifica el valor de la resistencia variable (R), es decir, a menor resistencia mayor intensidad de corriente, y viceversa. 2. Explicar la relación existente entre la intensidad de corriente y los diferentes valores de R al duplicarse el voltaje en la alimentación. Al duplicarse el voltaje en la alimentación y teniendo en cuenta los mismos valores para R, la intensidad de corriente también se duplica. 3. Calcular el rango de la escala seleccionada Vm empleando la ecuación: Xm = Xmax – Xmin Escala seleccionada: 0.05 (5V) Im = 0.018A-0.014 A = 0.004 A Escala seleccionada: 0.5 (5V) Im = 0.060 A Escala seleccionada: 0.05 (10V) Im = 0.036 A -0.028 A = 0.012 A Escala seleccionada: 0.5 (10V) Im = 0.12 A-0.06 A= 0.06A Se puede observar como el rango de la escala I m tiende a cero, a medida que la escala seleccionada es más pequeña. 4. Analizar las diferencias entre datos suministrados por los voltímetros Fluke y Leybold registrados en la tabla 1.2. ¿A qué se podrían atribuir tales diferencias? ¿Existe alguna variación si la toma de datos es creciente o decreciente? - Tales diferencias se podrían atribuir a que el voltímetro de Fluke es digital lo que lo hace más preciso y confiable. - No existe ninguna variación si la toma de datos es creciente o decreciente; de igual manera siempre habrá la misma diferencia entre los dos voltímetros, mostrando menor voltaje el voltímetro de Fluke.
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5. Justificar por qué es o no confiable el voltímetro Leybold como instrumento de medida. Creemos que el voltímetro de Leybold no es confiable ya que no arroja un dato o número exacto pues su medida se hace por medio de una aguja que muestra un valor el cual se puede definir dependiendo de la posición de la cual se lea, además porque si no está bien graduado el voltímetro nos puede arrojar datos erróneos. 6. Asociar
la
columna
derecha
100 " x xm
de
la
tabla
1.2
con
la
ecuación
del error instrumental Δ”V, ¿qué
concluye? 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 (patrón de medida). Vemos entonces como
" x
sería la diferencia entre la lectura que se hace y el
patrón. Datos ya registrados en la tabla (3° columna). Y X m es igual a 8,4 y 9,8 (rango), respectivamente para la primera y segunda parte del experimento. Siendo entonces K igual al error instrumental Δ”V. 7. Exprese en medidas de voltaje e intensidad de corriente considerando la lectura que suministra el instrumento análogo y su correspondiente error absoluto, empleando el procedimiento descrito en el numeral 1.4.3 literales a, b, c y d Tabla 1.3. Error Absoluto en el amperímetro análogo. Im=ImaxImin Rango de la Escala (A)
C=(I''-I')/Nu I'
I''
Nu
Constante C (A)
S=1/C Sensibilidad ClaseK (divis./A)
Δ”I=(k*Im)/100 Δ'I=C/Nu ΔI=Δ'I+Δ''I Δ”I Error Δ'I Error Error Error Intrumental Lectura (A) Total (A) Total (mA) (A)
0,05
0,01 0,02 10
0,001
1000
1,5
0,0008
0,0001
0,0009
0,85
0,05
0,01 0,02 10
0,001
1000
1,5
0,0008
0,0001
0,0009
0,85
0,05
0,01 0,02 10
0,001
1000
1,5
0,0008
0,0001
0,0009
0,85
0,50
0,10 0,20 10
0,010
100
1,5
0,0075
0,0010
0,0085
8,50
0,05
0,01 0,02 10
0,001
1000
1,5
0,0008
0,0001
0,0009
0,85
0,05
0,01 0,02 10
0,001
1000
1,5
0,0008
0,0001
0,0009
0,85
0,50
0,10 0,20 10
0,010
100
1,5
0,0075
0,0010
0,0085
8,50
0,50
0,10 0,20 10
0,010
100
1,5
0,0075
0,0010
0,0085
8,50
Ejemplo: I = (0.014 ±0.001)Amperios 7
Tabla 1.4 Error absoluto en el voltímetro análogo Vm=Vmax-Vmin Rango de la Escala (V)
C=(V''-V')/Nu V'
V''
Nu
S=1/C
Δ”V=(k*Vm)/100 Δ'V=C/Nu ΔV=Δ'V+Δ''V
Constante C Sensibilidad ClaseK (V) (divis./V)
Δ”I Error Intrumental (V)
Δ'I Error Lectura (V)
Error Total (V)
Error Total (mV)
10
0,01 0,02
5
0,001
1000
1,5
0,15
0,0002
0,150
150
10
0,01 0,02
5
0,001
1000
1,5
0,15
0,0002
0,150
150
10
0,01 0,02
5
0,001
1000
1,5
0,15
0,0002
0,150
150
10
0,10 0,20
5
0,010
100
1,5
0,15
0,0020
0,152
152
10
0,01 0,02
5
0,001
1000
1,5
0,15
0,0002
0,150
150
10
0,01 0,02
5
0,001
1000
1,5
0,15
0,0002
0,150
150
10
0,10 0,20
5
0,010
100
1,5
0,15
0,0020
0,152
152
10
0,10 0,20
5
0,010
100
1,5
0,15
0,0020
0,152
152
10
0,10 0,19
5
0,010
103
1,5
0,15
0,0019
0,152
152
10
0,11 0,22
5
0,011
92
1,5
0,15
0,0022
0,152
152
10
0,12 0,24
5
0,012
83
1,5
0,15
0,0024
0,152
152
10
0,13 0,26
5
0,013
76
1,5
0,15
0,0026
0,153
153
10
0,14 0,29
5
0,014
69
1,5
0,15
0,0029
0,153
153
10
0,16 0,31
5
0,016
64
1,5
0,15
0,0031
0,153
153
10
0,17 0,34
5
0,017
60
1,5
0,15
0,0034
0,153
153
10
0,18 0,36
5
0,018
56
1,5
0,15
0,0036
0,154
154
10
0,19 0,38
5
0,019
52
1,5
0,15
0,0038
0,154
154
10
0,20 0,41
5
0,020
49
1,5
0,15
0,0041
0,154
154
10
0,21 0,43
5
0,021
47
1,5
0,15
0,0043
0,154
154
10
0,23 0,45
5
0,023
44
1,5
0,15
0,0045
0,155
155
Ejemplo: V = (1,1 ± 0.1) Voltios 8. Exprese en medidas de voltaje y resistencia considerando la lectura que suministra el instrumento digital y su correspondiente error absoluto. 9. Mencione aplicaciones de señales de corriente alterna y corriente continua. Corriente continua: Circuitos electrónicos. Electrodomésticos. Batería Organetas
Corriente Alterna Bombillo Motores bobinados Fuentes de energía en hogares e industrias Parlantes.
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CONCLUSIONES
Se adquirió conocimientos básicos en medidas de resistencia, corriente y voltaje. Se experimentó con instrumentos de medición, se adquirió experiencia y conocimiento de estos y su modo de empleo para futuros experimentos. Se aclararon conceptos de electricidad y como esta es utilizada por medio de circuitos, puede ser controlada y alterar su intensidad para el uso de ella. Se aprendió a obtener errores de medida y a calibrar los equipos de medida, como conocimiento básico para futuros experimentos.
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