CONSTRUCCIÓN DE UN AMPERÍMETRO Y UN ÓHMETRO SERIE A PARTIR DE UN GALVANÓMETRO
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS LABORATORIO DE FÍSICA II PEREIRA 2004 CONSTRUCCIÓN DE UN AMPERÍMETRO Y UN ÓHMETRO SERIE A PARTIR DE UN GALVANÓMETRO
OBJETIVOS
Convertir un galvanómetro en un medidor de corriente de alcance más alto que el de su propia corriente máxima (amperímetro). Verificar experimentalmente el valor de la resistencia Shunt RSH necesaria para convertir el galvanómetro en un medidor de corriente de un alcance especificado. Convertir un galvanómetro en un óhmetro serie (medidor de resistencias en un rango especificado), conectando en serie el galvanómetro con una fuente de voltaje y una resistencia. Calcular analíticamente el valor de la resistencia serie necesaria para construir un óhmetro con el cual se pueda medir resistencias en un rango específico y además localizar cortocircuitos e identificar componentes “abiertos”.
EQUIPOS Y MATERIALES
Un galvanómetro Cenco, Pasco, u otro disponible. Reóstatos Phywe, diferentes valores nominales. Pila comercial de 6V. Amperímetro análogo Pasco o Phywe. Multímetro Fluke. 10 conductores.
PROCEDIMIENTO 1. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN AMPERÍMETRO a. Instalamos el circuito para determinar los parámetros del galvanómetro que se le suministra: I MAX , R g , S teniendo en cuenta su número máximo de divisiones N, marca y características.
b. Calculamos analíticamente el valor que debe tener la resistencia Shunt RSH , Rg I g
empleando la ecuación R SH = ( I I ) g para convertir el galvanómetro G en un amperímetro que mida: desde 0 hasta 1 mA, cuando circule una corriente por él. c. Instalamos el circuito de la figura 5.7 con la resistencia de Shunt R SH calculada en el literal anterior, en paralelo con el galvanómetro y variamos Rt hasta que la aguja en la escala del galvanómetro se deflecte su valor máximo. Cuando esto ocurra la corriente total que circula por el amperímetro diseñado en esta práctica debe ser (máximo) de 1 miliAmperio (mA). En la figura 5.7 los puntos C y L delimita a la derecha el amperímetro diseñado. d. Removimos el galvanómetro y la resistencia Shunt y medimos la corriente total que pasaba por el circuito, usando uno de los amperímetros Leybold. Comparamos este valor con el medido en el numeral anterior.
e. Repetimos los dos numerales anteriores para nuevas escalas de medidas, desde: 0 hasta 2 mA ... desde 0 hasta 10 mA.
2. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN ÓHMETRO SERIE. a.
Instalamos el circuito:
Donde: V es una pila de 6 voltios, G es el galvanómetro, R t es un reóstato cuyo valor de placa es mayor o igual a 3300 ohmios, R x es la resistencia que se desea medir y la corriente Ix es medida con un amperímetro Leybold. b. Localizamos el punto de 0 ohmios de la escala del óhmetro serie; para ello unimos los terminales A y B, y ajustamos Rt para que la aguja del galvanómetro alcanzara la posición de plena escala. c. Localizamos el punto de infinito (resistencia infinita) de la escala del óhmetro serie; para ello separamos los terminales A y B, la guja del galvanómetro la ubicamos en la posición 0 de la escala. d. Localizamos el punto de media escala del óhmetro; para ello conectamos entre los terminales A y B una resistencia Rx de valor Rt = (Rg + Rt ) y anotamos el valor de la corriente Ix que registra el amperímetro Leybold.
e. Conectamos entre los terminales A y B las resistencias R x adecuadas a el galvanómetro para construir la escala de óhmetro diseñado punto a punto. Para ello empleamos una resistencia variable de 10000 ohmios según el galvanómetro que se nos suministró para la práctica; para cada valor de R x (mínimo 10 valores) leímos en el amperímetro Leybold el valor de Ix respectivo y además registramos el n correspondiente en la escala del galvanómetro. Hicimos una tabla de datos con esta información. DATOS DEL NUMERAL 1 Ig = Rg= I= Si I1 = 2 mA
0.52 mA 32,0 Ω A variable ⇒
I Calculado (mA) 2 5
RSH
I g Rg I Ig
R SH
0.52mA * 32.0 11.24 2mA 0.52mA
Rsh (Ω) 11,24 3,71
I Amperímetro (A) 2,2 5,0
Error 0,2 0,0
DATOS DEL NUMERAL 2 Rl= Rg= Rt=Rl+Rg= N=
N 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
3530,0 Ω 32,0 Ω 3562,0 Ω 50
N 1 n
Rx Rt
Rx (Ω) Rx (Ω) Calculada Experimental ∞ 32058,0 14248,0 8311,3 5343,0 3562,0 2374,7 1526,6 890,5 395,8 0
Ix (mA)
N.D. N.D. N.D. 9610 6310 4260 2807 1838 1119 507 0
0,16 0,20 0,25 0,30 0,36 0,40 0,46 0,53
ANÁLISIS DE DATOS 1. Explique el significado de la expresión: I
n I max N
R/ La intensidad de corriente I es directamente proporcional al número de divisiones escogidas aleatoriamente y a la intensidad de corriente en el máximo de divisiones del galvanómetro, e inversamente proporcional al número de divisiones máximo de dicho galvanómetro. 2. ¿Qué limitaciones prácticas encuentra usted en la construcción de medidores para corrientes de 1 amperio o valores mayores? R/ Las limitaciones que nosotros encontramos se basan principalmente en que los implementos del laboratorio no son adecuados para medir grandes intensidades de corriente, además se encuentran muy descalibrados y su lectura no es muy fidedigna.
3. Determine el error porcentual entre las corrientes medidas con el amperímetro Leybold y las corrientes medidas con el amperímetro que usted ha diseñado. Ip o Imáx (mA) 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52 0.52
n 15 20 25 30 35 40 45 50
N 50 50 50 50 50 50 50 50
Ix Ix Calculada Experimental (mA) (mA) 0.16 0.16 0.21 0.20 0.26 0.25 0.31 0.30 0.36 0.36 0.42 0.40 0.47 0.46 0.52 0.53
Error (mA) 2.50% 4.00% 4.00% 4.00% 1.11% 4.00% 1.74% 1.89%
4. ¿Cuál será el error del amperímetro diseñado por usted? R/ El error de calibración se da debido a la falta de precisión del galvanómetro y demás instrumentos utilizados. El amperímetro tiene un error de calibración del orden de 2.90% 5. Haga una gráfica de RX contra IX .
6. ¿En qué rango de valores de resistencia es confiable la escala de óhmetro serie? R/Los valores del óhmetro serie más confiables están entre 0 y 10000Ω ya que aquí podemos observar mejor los datos de medición. 7. Consulte como podría modificar su óhmetro serie para medir resistencias muy pequeñas
