MEDIDA DE TENSIÓN, TENSIÓN NOMINAL, TENSIÓN DE FUNCIONAMIENTO Rodneys Camilo Castellón - Kathy Andrea Pérez - Erick Fernández Fernández - Jorge Lozano Cálao Departamento de Física y Electrónica Universidad de Córdoba, Montería Prof. Juan Francisco Peña Pacheco
RESUMEN La tensión eléctrica o diferencia de potencial es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas, la cual se mide con un voltímetro y son de dos tipos: Tensión de corriente continúa y tensión de corriente alterna. En la siguiente práctica de laboratorio se medirá la tensión eléctrica mediante la utilización del multímetro, teniendo en cuenta la escala adecuada en el momento de la medición del voltaje y adaptando los instrumentos utilizados a la tensión de funcionamiento más precisa. 1. TEORIA RELACIONADA En un circuito por el que circula una corriente eléctrica, representa la diferencia de potencial, es decir, la tendencia que posee la corriente a circular pasando de un punto del circuito a otro que se halla a un potencial inferior. También es denominada como voltaje cuando se expresa en voltios (v) que es la unidad del Sistema Internacional de Unidades para esta magnitud y para el potencial eléctrico. La tensión es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo. Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico (ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica. Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero. La mayor o menor tensión existente en el circuito condiciona, además de los utilizadores, también el
tipo y la sección de los conductores, ya que, para una misma energía eléctrica en circulación, al disminuir la tensión debe aumentar la intensidad de la corriente y viceversa. Como consecuencia, con un mismo conductor, aumentando la tensión es posible transmitir, con una misma intensidad, una mayor cantidad de energía eléctrica. Además de la existencia de fuentes de FEM de corriente directa o continua (C.D.) (como la que suministran las pilas o las baterías, cuya tensión o voltaje mantiene siempre su polaridad fija), se genera también otro tipo de corriente denominada alterna (C.A.), que se diferencia de la directa por el cambio constante de polaridad que efectúa por cada ciclo de tiempo. Materiales Placa reticular Interruptor Portalámparas Lámparas 6V/ 2,6 W; 6,3V/0,25 W A; 12 V/3W Fuente de voltaje Cables de conexión Multímetro Digital
Cantidad 1 1 1 1 1 8 1
2. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO
Se armó el circuito eléctrico según el esquema. Seguidamente, colocamos en el portalámparas, las lámparas indicadas, posteriormente cerramos el interruptor, ajustamos la tensión de la fuente a la tensión nominal de la lámpara en cada caso. Una observación que tuvimos muy en cuenta fue el brillo presentado por cada lámpara. Conectamos el voltímetro directamente a la fuente de alimentación y otro al portalámparas, teniendo en cuenta la polaridad. Anotamos los datos experimentales obtenidos como el voltaje medido en cada lámpara y el brillo de cada una. Posteriormente, ajustamos en la fuente una tensión inferior a la nominal para cada lámpara y repetimos el procedimiento anterior.
3. RESULTADOS Se conoció la tensión nominal y funcional del circuito, para ello se realizó la prueba de varias bombillas y obtuvimos como resultado los mostrados en la tabla1: Se vio la referencia nominal de cada lámpara y la referencia que faltaba se halló con la fórmula establecida del valor nominal que es P = I .V Referencia nominal 6 .3V / 0.25 W 6 V / 2.6 W 12 V / 3 W 2,2 V / 2.5 W
VF 5,77
Brillo INCANDESCENTE
5,52 11.6 1,61
TENUE INCANDESCENTE TENUE Tabla 1.
4. ANÁLISIS Hasta aquí nos hemos dado cuenta que es de mucha importancia conocer y manejar la tensión eléctrica al momento de trabajar con circuitos eléctricos. Notamos que para cada bombilla las intensidades eran distintas y previamente para poder medir los valores debíamos fijar el límite de medida para evitar algún problema, por lo que es también fundamental saber medir estas propiedades con el multímetro que facilita todos los aparatos de medidas en un solo control. Para medir la tensión siempre es necesario hacerlo en paralelo de tal forma que sobre la conexión no circule la misma corriente; para poder medir a la perfección la tensión debemos poner nuestro multímetro en función de voltios (voltímetro). Podemos decir que es importante el uso adecuado del multímetro pues si este no se utiliza de la manera adecuada puede arrojar datos erróneos o podemos dañar el equipo ya que este presenta una escala diferente para la corriente continua y para la corriente alterna.
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La tensión nominal: Es la tensión que ha sido prevista para un aparato. Puede tratarse de un valor de tensión continúa o del valor eficaz en forma de sinusoide de una corriente alterna. La tensión de funcionamiento: es la tensión a la cual el elemento eléctrico funciona de forma experimental. Podemos concluir que en términos cuantitativos, la potencia, medida en vatios, es igual al producto de la tensión, medida en voltios, por la intensidad de corriente, medida en amperios. Para que en un circuito eléctrico se produzca una circulación de cargas y por tanto el paso de una corriente eléctrica es necesario que tengamos una diferencia de potencial (d.d.p). La diferencia de potencial se expresa en voltios (V).
5. CUESTIONARIO 1. ¿Qué debe tener en cuenta al conectar un aparato eléctrico a una fuente de corriente? Cualquier aparato o receptor que se vaya a conectar a la red deberá llevar las clavijas adecuadas para la perfecta conexión, con su correspondiente toma de tierra. Al utilizar o conectar algún aparato eléctrico se deben tener siempre las manos bien secas, no se debe estar descalzo ni con los pies húmedos. Desconectar los aparatos eléctricos de la red después de usarlos. No desconectar los aparatos eléctricos tirando del cordón que lleva la clavija. La desconexión debe realizarse siempre tirando de la base que aloja las clavijas de conexión. Antes de poner en marcha un aparato eléctrico nuevo, es preceptivo asegurarse de que la tensión de alimentación coincide con la que suministra la red. Ante la necesidad de manipular un aparato eléctrico es preceptivo desconectarlo previamente a la red. Si un aparato da corriente, se debe desenchufar inmediatamente y avisar a un técnico o instalador autorizado. Si la operación de desconexión puede resultar peligrosa, conviene desconectar el interruptor
general antes de proceder a la desconexión del aparato.
2. ¿Qué se necesita cuando se quiere ajustar una tensión exacta a un circuito? No siempre es fácil hallar en el mercado el valor exacto de la resistencia necesaria para obtener una tensión específica. Para superar esta dificultad y obtener un amplio margen de valores, se utiliza el potenciómetro. Este componente es, en esencia, una resistencia con tres terminales, ordinariamente de forma cilíndrica. La resistencia existente entre los dos terminales exteriores es constante y es el valor que se indica en el potenciómetro. El terminal central está conectado a un cursor o contacto deslizante y es el que permite obtener toda la gama de valores comprendidos entre cero y la resistencia total. Si es que necesitas ajustarla a un determinado valor (es decir ajustarla y medirla), en principio y no hay chanza en la respuesta es un instrumento conocido como voltímetro, que puede venir "integrado" a un tester o multímetro. Por su parte, si tu objetivo es llevarla a un determinado valor o variarla: Si el consumo del aparato es fijo y dispones de una tensión más elevada, lo único que debes hacer es intercalar en serie una resistencia que te permitirá "quemar" el voltaje excedente. Hay algunas consideraciones al respecto, pero eso es lo básico. Si la necesitas fija (la tensión) existen circuitos integrados reguladores fijos que te la pueden proveer. Si la tensión ha de ser variable en un determinado margen, con esos mismos integrados, se pueden hacer algunas maniobras (colocando otros componentes electrónicos) para hacerlo así. Estos dos últimos circuitos se regulan normalmente variando una resistencia. A ésa resistencia "variable" 3
se le llama potenciómetro, y no es más que (imagínatela) una resistencia por la que se desliza una derivación (o cursor). Así, a medida que te alejes de uno de los extremos conectados, tendrás más resistencia intercalada. 3. ¿Cómo se denomina el tipo de conexión del voltímetro? ¿Por qué se utiliza esta conexión en particular para este caso? - el voltímetro se conecta siempre entre los dos puntos que se desea medir. -esta forma de conexión se denomina conexión paralelo. - si el voltímetro es de DC, hay que representar la polaridad (+ y –). -Si el voltímetro es de AC, no interesa la polaridad. Esquema de conexión del voltímetro
6. CONCLUSIONES Después del experimento se puede concluir que la intensidad de un circuito se mide en serie y no cambia en ninguno de los puntos del circuito, es decir, no se disipa por los cables y varía respecto al voltaje y la potencia de cada una de las lámparas. A partir de los resultados y las observaciones, se concluye también que en un circuito, el valor de la diferencia de potencial dado teóricamente, siempre va a ser mayor a la medida experimental, debido a que en un circuito siempre va a estar presente energía eléctrica que se expulsa y que a su vez ocasiona que ese voltaje sea menor al teórico. La polaridad si es importante pero no en todos los casos, ya que sólo es necesario fijarse cuando la intensidad es altísima. 7. BIBLIOGRAFÍA Serway tomo II quinta edición electricidad-tekno.blogspot.com/2009/11/latension-electrica-y-su-medida.html gbelectricidad.com/observación.pdf
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