FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMERICA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE FISICA
MEDICIÓN DE RESISTENCIAS VOLTAJES E INTENSIDADES. INFORME N° 2
FISICA III
DAVID JULIÁN GIRALDO ELIZABETH MORA QUIROZ DIANA MARÍA RUIZ RIVERA
SEMESTRE III 2014
TITULO : Medición de resistencias Voltajes e intensidades.
OBJETIVOS: 1. Identificar la resistencia eléctrica en diferentes elementos eléctricos y reconoces su importancia en el estudio y elaboración de circuitos. 2. Determinar correctamente el valor de resistencia eléctrica por el método de código de colores. 3. Medir resistencias empleando el ohmiometro y multímetro.
manejar adecuadamente el
4. Conectar resistencias en serie y en paralelo y hallar su valor equialente. 5.Medir las intensidades de corriente en diferentes circuitos, utilizando el amperímetro y aplicando la ley de ohm-
MARCO TEÓRICO Código de colores Tiene un cuerpo cilíndrico de uno a dos centímetros de longitud, con un segmento de alambre a cada lado. En su superficie tiene tres o cuatro bandas de colores, igualmente espaciadas, más cercanas a uno de los extremos. Si sujetamos la resistencia con la mano izquierda, por el lado donde están las bandas de colores, podemos deducir su valor si sabemos el número que representa cada color.
Color Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Dorado Plateado Ninguno
Primera banda Segunda banda Tercera banda
Cuarta banda
Primer dígito
Tolerancia
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Segundo dígito
Tercer dígito
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000 0.1 0.01
5% 10% 20%
Tenemos que usarla para saber la equivalencia entre los colores y los números del 0 al 10. Por otro lado, las dos primeras bandas de izquierda a derecha corresponden a los dos primeros dígitos del valor de la resistencia. La tercera banda es la potencia de 10 por la cual debe multiplicarse los dos digitos mencionados. La cuarta banda representa la tolerancia en el valor de la resistencia. Las resistencias que usaremos en este manual tienen tres tolerancias posibles: 5%, identificadas con una banda dorada,10%, con una plateada, y 20%, sin banda. Si tenemos una resistencia de colores, rojo, amarillo, naranja y plateado, con ayuda de la tabla se dice que su valor es (24 2.4) k.Esto se obtiene viendo que la primera banda es roja = 2, la segunda, amarilla = 4, la tercera, naranja =3, y la cuarta, plateada = 10%. El resultado se confecciona como 24 103, al 10%. El 10% de 24 es 2.4. Debemos mencionar que 10 3 equivale al
prefijo kilo, abreviado k, en el Sistema Internacional de unidades. La resistencia se mide en ohmios, abreviados con la letra griega omega mayúscula, . Por otro lado, 103 = 1000 y es lo mismo que 1 k .
Sumas de resistencias Dos resistencias están en serie si por ellas pasa exactamente la misma corriente. Resistencias en serie se suman para obtener una resistencia equivalente: R eq = R1 + R2. Dos resistencias están en paralelo si sobre los terminales correspondientes de éstas se establece un mismo voltaje. La resistencia equivalente de dos resistencias es el producto de éstas dividido por la suma de ambas: R eq = (R1× R2)/(R1+R2).
Ley de ohm El flujo de corriente en amperios que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada. Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.
PROCEDIMIENTO: En la práctica de laboratorio se hicieron varios procesos en donde se midieron las resistencias, voltajes y corrientes eléctricas, para esto se utilizaron el óhmetro y el amperímetro, se llevaron a cabo varias conexiones en paralelo y también en serie. De esto se dedujeron datos de las resistencias para comparar con las reales, y así hallar un porcentaje de error.
CALCULOS Y TABLAS Procedimiento 1:se observaron 5 resistencias a las cuales se les midio su valor numérico y se obtuvo :
No 1
Colores Verde Azul
2
Amarillo Violeta Marron Dorado
3 4
Naranja Blanco Marron Dorado Naranja Negro Marron Dorado
5
Rojo
Marron Dorado
Violeta Marron Dorado
Valores(+/-) Intervalo 56*10+/-28 588-532 47*10+/493,523,5 446,5 39*10+/409,519,5 370,5 30*10+/-15 305-295 27*10+/283,513,5 256,5
Resistencia (Medida) 564 Ohmios 467 Ohmios 385 Ohmios 306,9 Ohmios 267,7 Ohmios
Tabla 01: valor de resistencias
Análisis de resultados: La resistencia se indica con un código de color estándar que usa tres o cuatro bandas de colores cerca de un extremo. Las dos primeras bandas son dígitos y la tercera es un multiplicador de potencia de 10, la cuarta banda determina la tolerancia del valor; la ausencia de banda significa + o - 20%, una banda plateada quiere decir + o - 10% , y una dorada + o - 5% . Los resistores poseen la propiedad de energía eléctrica máxima que es capaz de disipar sin sufrir daños dentro de las resistencias medidas con óhmetro y los intervalos se puede decir que este método es muy efectivo ya que 5 de 5 resistencias medidas están dentro del parámetro definido según el código de color de cada resistencia.
Procedimiento 2: Resistencias empleadas: R1= 16,3 Ohmios R2= 41,2 Ohmios R3= 41,1 Ohmios
Resistencia equivalente:
R1 y R2 en serie:
R1 y R2 en paralelo:
R2 y R3 en serie:
R2 y R3 en paralelo:
Porcentaje de error:
R1 y R2 en serie:
R1 y R2 en paralelo:
R2 y R3 en serie:
R2 y R3 en paralelo:
Resistencias
R.Equivalente
R. Medida
% de Error
R1 y R2 en serie 57,5 Ohmios R1 y R2 en paralelo 11,5 Ohmios
57,5 Ohmios
0%
11,8 Ohmios
2,60%
R2 y R3 en serie 82,3 Ohmios R2 y R3 en paralelo 20,4 Ohmios
82,3 Ohmios
0%
21,3 Ohmios
4,41%
Tabla 02: medida de las resistencias según la forma de conexión. Análisis de resultados: dado que en un circuito conectado en serie es aquel en el que los dispositivos están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento se ve reflejado que la medida es exacta ya que la resistencia es la misma si esta conectado en serie y el % de error es nulo.
RT= R1+R2+R3…+Rn
Circuito en paralelo: En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito. Para calcular el valor total de las resistencias cuando están en un circuito paralelo se utiliza la siguiente fórmula:
Por esto mismo se dice que las medidas cambian en cada resistencia y se presenta un pequeño cambio en la medida que se ve reflejado en un pequeño valor de % de error.
Procedimiento 3:
Resistencia medida R= 16,3
V
I(A)
V/I
25,2 12,6 6,3
0,21 0,15 0,2
120 84 31,5
Tabla 03: cálculo de resistencia según voltaje e intensidad.
Análisis de resultados procedimiento 3: Los resultados presentados en la tabla son muestra de que la ley de ohm se cumple. Cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante.
Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada
Procedimiento 4:
R1= 16,3
R2= 41,2
R3= 41,1
R(Ohmios) Voltaje
I= V/R I Amperios % de Valor Experimental Error teórico
16,3 41,2 41,1
0,21 0,09 0,09
25,2 25,7 25,7
1,55 0,62 0,62
86,45% 85,48% 85,48%
Tabla 04 : medida intensidad. Análisis de resultados: El porcentaje de error obtenido es demasiado grande dado que NO se cumple la LEY DE OHM porque el bombillo tiene voltaje alterno y se conectó de manera directa
Cuestionario: 1 Que es el puente puente de Wheatstone Los procedimientos de medición denominados métodos de cero, o también, puentes de medida, son los de máxima precisión y, por lo tanto, los más empleados en laboratorios de medida y cuando se requiere una elevada exactitud. En estos procedimientos, se determina el valor de la magnitud buscada mediante la comparación de la misma con los valores de patrones regulables de resistencias, reactancias, etc. La comparación resultará válida cuando el aparato indicador (generalmente un galvanómetro) indique cero (corriente nula) en una determinada rama del circuito de medida. Los valores obtenidos con estos procedimientos no están afectados por los errores ni por la calibración del aparato indicador. La exactitud depende, exclusivamente, de la sensibilidad del galvanómetro o de cualquier otro aparato indicador que se utilice. La exactitud de la medida también es independiente del valor de la tensión utilizada para la medida. El circuito utilizado en estos métodos de medida es un cuadripolo con dos bornes de entrada y dos bornes de salida que recibe el nombre de puente. En los bornes de entrada se conecta la fuente de alimentación y en los bornes de salida el instrumento medidor o indicador de cero, el cual ha de ser muy sensible. El circuito además de la fuente y el indicador estáconstituido por cuatro impedancias conectadas constituyendo lo que se denomina un puente de dos brazos. En este puente se podrá variar adecuadamente uno o más parámetros del circuito yobtener un estado de equilibrio en el cual desaparece la diferencia de potencial entre los bornes a los cuales está conectado el dispositivo indicador de cero. Puentes de medida de corriente continua Estos puentes se caracterizan por que la fuente de alimentación es de corriente continua, por ejemplo una batería de pilas y los brazos están constituidos exclusivamente por resistencias. Se utilizan exclusivamente para la medida de resistencias.
Puente de Wheatstone El puente de Wheatstone está constituido por cuatro resistencias R1, R2, R3 y R4, de las cuales una de ellas es desconocida y su valor debe determinarse. El estado de equilibrio del puente se consigue cuando la corriente Ig en el galvanómetro es nula.
2. Que es una resistencia precisa. Se puede decir que una resistencia es precisa entre más grande sea la tolerancia.
3. De qué factores depende la resistencia eléctrica . la resistencia de un alambre u otro conductor de sección transversal uniforme es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal. También es proporcional a la resistividad del material del que está hecho el conductor. Una vez más resulta útil la analogía de una manguera angosta ofrece más resistencia al flujo que una ancha, y una manguera larga tiene más resistencia que una corta. Se puede incrementar la resistencia al flujo si se rellena la manguera con algodón o arena; esto equivale a aumentar la resistividad. La tasa de flujo del agua es aproximadamente proporcional a la diferencia de presión entre los extremos de la manguera. La tasa de flujo es análoga a la corriente, y la diferencia de presión es análoga a la diferencia de potencial (“voltaje”). Sin embargo, no hay que llevar esta analogía demasiado lejos; la tasa de flujo del agua en un tubo por lo general no es proporcional al área de su sección transversal La unidad del SI para la resistencia es el ohm, igual a un volt por ampere (1 V 5 1 V>A). También son de uso común el kiloohm (1 kV 5 103 V) y el megaohm (1 MV 5 106 V). Un alambre de cobre de calibre 12 y 100 m de longitud —que es el tamaño usual en instalaciones domésticas —, a temperatura ambiente tiene una resistencia de 0.5 V aproximadamente. Una bombilla de 100 Wy 120 V tiene una resistencia (a su temperatura de operación) de 140 V. Si la misma corriente I fluye tanto por el alambre de cobre como por la bombilla, la diferencia de potencial V 5 IR es mucho mayor a través de la bombilla, y se pierde mucha más energía potencial, carga en esta última.
La energía que se pierde se convierte en luz y calor en el filamento de la bombilla la resistencia se mantiene baja empleando conductores de baja resistividad y una gran área de sección transversal. Como la resistividad de un material varía con la temperatura, la resistencia de un conductor específico también cambia con la temperatura. Para intervalos de temperatura que no son demasiado elevados, esta variación sigue aproximadamente una relación lineal, análoga a la ecuación
R 1 = R 0 (1 -+ α(T - T 0 ))
CONCLUSIONES Al tomar el valor de las resistencias eléctricas en diferentes elementos eléctricos se puede saber cuanta energía máxima se le puede administrar sin dañar el elemento donde este la resistencia. Es importante en el estudio, ya que al trabajar con corriente es necesario saber cual es el valor de la resistencia para cuando se le agregue la corriente eléctrica se sepa cuanto es el máximo de energía eléctrica que se le debe suministrar.
Causas de error: la resistencia al identificarla puede estar quemada y esto hace que el elemento eléctrico se dañe al administrarle corriente
Al usar el óhmetro para tomar el valor de las resistencias se puede dar cuenta que no se queda en un valor fijo, al tomar el valor según el código de colores hay un valor fijo con un intervalo, ese intervalo es en el que el óhmetro oscila, por lo tanto si el óhmetro queda dentro ese intervalo según el código de colores esta bien.
Causas de error: al mirar los colores de las resistencia, no se podían notar mucha la diferencia entre el rojo y anaranjado, esto hace que el valor de la resistencia pueda variar.
Al manejar el ohmímetro con el multímetro es necesario notar que el valor de la resistencia no es fijo, por lo tanto se toma el valor mayor representativo, se comprueba este valor si esta dentro del intervalo del código de colores.
Causas de error: el ohmímetro no tiene un valor fijo por lo tanto si se toma un valor muy alto se puede salir del intervalo del código de colores, por eso es necesario mirar y sacar un promedio de entre los valores que se están oscilando.
Al conectar las resistencia en serie se puede dar cuenta que el valor es mayor que cuando se conectan las resistencias en paralelo ya que cuando están conectado en serie, por estos pasan la totalidad de la corriente, y al estar en paralelo las resistencia tienen su propia línea de corriente por lo tanto al medirse la resistencia la corriente que pasa por ellos es compartida esto hace que el valor de la resistencia disminuya. Al aplicar la ley de ohm en diferentes circuitos se puede notar que esta ley si se nota ya que a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante.
Causas de error: al comprobar la ley de ohm hay que tener en cuenta con que corriente actúa el aparato eléctrico, si es con corriente alterna o continua, si no se sabe esto puede que la ecuación de la ley ohm no se cumpla.
