República Bolivariana de Venezuela. Ministerio de Educación. Universidad de Los Andes. Facultad de Ingeniera. Escuela de !iste"as.
Diseño de Voltímetro, Voltímetro, Amperímetro Y Ohmetro
#$$$$$$$$$$$ %$$$$$$$$$$$ &$$$$$$$$$$$ '$$$$$$$$$$$ ($$$$$$$$$$$ Grupo N° 7 Belandria Ra"rez) Ra"rez) *ris"ar +.I., #(.-/.0(( #(.-/.0(( Andrade 1ortillo) 1edro +.I., #'.-/.'& #'.-/.'& %2#02%000
Resumen Los ob3etivos principales de esta practica son el de dise4ar un volt"etro) un A"per"etro 5 un o6"etro) con el 7n de estudiar 5 discutir su i"portancia 5 aplicabilidad en la "edición de volta3es) intensidad de corriente 5 valores de resistencia aplic8ndolo a lo estudiado en la teora de Fsica %#) donde se observa el co"porta"iento de la corriente el9ctrica en algunos circuitos propuestos. Estos aparatos resultan :actibles para e:ectos e;peri"entales pero poco útiles en el uso diario debido a su ba3a escala de "edición 5 poca resistencia a las corrientes 5 volta3es elevados. La discrepancia entre los instru"entos dise4ados 5 patrón es relativa"ente "ni"a.
Materiales y Euipos
Una :uente de poder # Volt) Un Volt"etro <+) con rango de 0 = # Volt) Un Reóstato) con resistencia de #>> ?6" 5 #)%( A"p)
!ro"edimiento# 1revia"ente a la practica se realizan ciertos c8lculos) para llevar a cabo la "is"a) co"o la resistencia @Rs) la resistencia interna @Ri 5 la sensibilidad @! @ue es lo ue vale cada división del galvanó"etroC esto para el dise4o del volt"etro "ediante las ecuaciones correspondientes ue est8n en la gua de laboratorio II igual"ente) Ra) Ri) 5 ! para el a"per"etroC 5 7nal"ente para el o6"etro Is @intensidad de corriente ue pasa por la resistencia Rs Ra 5 Rs.
$#% Diseño del Voltímetro& !e constru5o el volt"etro dise4ado) 5 se colocó en paralelo con el volt"etro patrón) se to"aron las "edidas de volta3e en a"bos instru"entos para co"pararlos.
Luego se conectó otro circuito) se to"aron "edidas de intensidad de corriente 5 de resistencias las cuales son usadas para calcular el volta3eC despu9s con la "is"a corriente se conecta el volt"etro dise4ado 5 se to"an sus valores para calcular el e:ecto de carga.
'#% Diseño del Amperímetro& !e procede co"o en el e;peri"ento anterior) se "ide la corriente del a"per"etro dise4ado 5 la del a"per"etro patrón conectados en serie 5 se co"paran.
(#% Diseño del Ohmetro& !e conecta el circuito del o6"etro dise4ado,
!e cortocircuitan los ter"inales) para obtener :ondo escala) se a3ustan las resistencias de ser necesarioC luego se ane;a otra resistencia 5 se a3usta Ra 6asta obtener centro escala. !e conectan varias resistencias) se "ide la corriente realizando con estos datos un gr87co R; vs I.
)a*la de Datos y +l"ulos Estudio del Voltímetro Volta-e del Voltímetro Diseñado .Volt/ 0.0' 0.#% 0.%
Volta-e del Voltímetro !atr0n .Volt/ 0.0' 0.#% 0.%
Dis"repan"ia 0 0 0
Estudio del E1e"to de +ar2a de*ido al Voltímetro Resisten"ias .3 /
Volta-e +al"ulado .Volt/ 0.0' 0.0>( 0.#
# ( #0 VD R;i
⇒
VD @0.0'@#
E:ecto de +arga
⇒
⇒
4ntensidad de +orriente . A/ '0 #( #0
Volta-e Medido VD .Volt/ 0.0' 0.0 0.0
VD 0.0' V
Vcalculado = V"edidoD 0.#=0.0 D 0.0' V
Estudio del Amperímetro 4ntensidad del Amperímetro Diseñado .Amp/ 0.0## 0.0#> 0.0''
4ntensidad del Amperímetro !atr0n .Amp/ ##;#0 =& %0;#0 =& (0;#0 =&
Dis"repan"ia 5 0 #% #%
Estudio del E1e"to de +ar2a de*ido al Voltímetro Resisten"ias . /
4ntensidad de +orriente .Amp/ 0.00' 0.0'
#00 #0 RD V2i
⇒
Volta-e .Volt/ 0.' 0.'
4ntensidad de +orriente AD .Amp/ 0.00& 0.0&#
RD @0.'2@#00D 0.00' A"p
E:ecto de +arga
⇒
Icalculado = I"edidoD 0.0'=0.0&# D 0.00- A"p
Gr6"o de R 8s 4 Resisten"ias . / #00 &00 (00 /00 #000 #(00 %000 %(00 &000 &(00 '000 (000
4ntensidad de +orriente .mA/ (0 %' # #0 /.( ' & %.( % #.#.(
Anlisis de los Resultados# $#% Diseño del Voltímetro# !e observa una discrepancia nula) entre los valores arro3ados del volt"etro dise4ado 5 el volt"etro patrón) esto se debe a la e;actitud de los c8lculos de dise4o del volt"etro 5 a la precisión del galvanó"etro. !in e"bargo) al estudiar el e:ecto de carga nos da"os cuenta ue a "edida ue au"enta el valor de la resistencia dis"inu5e la intensidad) el e:ecto de carga se 6ace "a5orC esto se debe a la cada de la tensión en los cables del circuito 5 a las resistencias internas del aparato) aunue son casi despreciables) entre otras cosas. '#% Diseño del Amperímetro& 1ode"os observar ue las pri"eras "edidas to"adas entre el a"per"etro dise4ado 5 el a"per"etro patrón arro3an una discrepancia nula) "ientras ue para las de"8s la discrepancia es de #%. En cuanto al e:ecto de carga pode"os decir ue se sigue observando la cada de la tensión en los cables del circuito 5 la inuencia de la resistencia interna del aparato. Ganto en el a"per"etro co"o en el volt"etro dise4ados solo pudi"os to"ar valores de escala "u5 peue4as debido a ue el galvanó"etro solo soporta apro;i"ada"ente una di:erencia de potencial de # Volt 5 una intensidad de corriente de %( A"p. (#% Diseño del Ohmetro El gr87co R; vs I representa una curva) esto uiere decir ue) si 6ace"os ue la corriente sea "u5 grande) o sea) ue tienda a in7nito) entonces por la Le5 de ?6" observa"os ue, RD V2i) ue la resistencia se 6ace cada vez "as peue4a tendiendo a cero) esto indica ue a "a5or resistencia "enor intensidad.
+on"lusi0n Al concluir el desarrollo de la practica planteada pode"os decir ue se 6an cu"plido los ob3etivos propuestos. !e logró el dise4o de un volt"etro) a"per"etro 5 un o6"etro tan precisos co"o los e;istentes en el laboratorio) obteniendo de 9stos unos valores de "edidas "u5 con7ables. 1udi"os observar el e:ecto de carga de un volt"etro 5 un a"per"etro dentro de un circuito) 6aciendo notar ue es i"portante ue dic6os aparatos posean resistencias "8s peue4as para ue puedan e;presar datos "8s acordes con la realidad) por tanto 9stos aparatos se e"plean para "ediciones de "u5 ba3a escala) por lo tanto son utilizados en circuitos peue4os ue no reuieren de gran volta3e 5 corriente.
Resumen
Los objetivos principales de esta practica son el de diseñar un voltímetro, un Amperímetro y un ohmetro, con el fin de estudiar y discutir su importancia y aplicabilidad en la medición de voltajes, intensidad de corriente y valores de resistencia aplicándolo a lo estudiado en la teoría de Física 21, donde se observa el comportamiento de la corriente elctrica en al!unos circuitos propuestos" #stos aparatos resultan factibles para efectos e$perimentales pero poco %tiles en el uso diario debido a su baja escala de medición y poca resistencia a las corrientes y voltajes elevados" La discrepancia entre los instrumentos diseñados y patrón es relativamente mínima"
Materiales y Equipos
&na fuente de poder 1 'olt
&n 'oltímetro (), con ran!o de * + 1 'olt
&n eóstato, con resistencia de 1-- .hm y 1,2/ Amp
(os cajas (ecádicas
&n 0alvanómetro de sensibilidad *, µAmp(iv y resist" 3nterna 1/* .hm
&na resistencia de 2 .hm
&n 4iliamperímetro, con ran!os de escalas5 *+2/ mA,
*+/* mA,
*+1** mA,
&n 4icroamperímetro con ran!o de escala *+1** µA
)ables"
Procedimiento. 6reviamente a la practica se reali7an ciertos cálculos, para llevar a cabo la misma, como la resistencia 8s9, la resistencia interna 8i9 y la sensibilidad 8:9 8;ue es lo ;ue vale cada división del !alvanómetro9< esto para el diseño del voltímetro mediante las ecuaciones correspondientes ;ue están en la !uía de laboratorio 33 i!ualmente, a, i, y : para el amperímetro< y finalmente para el ohmetro 3s 8intensidad de corriente ;ue pasa por la resistencia s9 a y s"
1._ Diseño del Voltímetro:
:e construye el voltímetro previamente diseñado, y se coloca en paralelo con el voltímetro patrón,
se tomaron tres medidas de voltaje en ambos instrumentos para
compararlos" =>u conclusión puede usted decir de la tabla? =>u voltímetro es más sensible? =)uál de los dos voltímetros es más fiable? #studios del efecto de car!a debido a voltímetros :e conecta otro circuito, se toman medidas de intensidad de corriente y de resistencias las cuales son usadas para calcular el voltaje< despus con la misma corriente se conecta el voltímetro diseñado y se toman sus valores para calcular el efecto de car!a" =>u nota cuando se conecta el voltímetro, sobre todo en el microamperímetro? =>u conclusiones deduce de su tabla de datos teóricos y e$perimentales?
2._ Diseño del Amperímetro:
:e procede como en el e$perimento anterior, se mide la corriente del amperímetro diseñado y la del amperímetro patrón conectados en serie y se comparan" =>u conclusión puede deducir de su tabla? =)uál de los dos instrumentos es más sensible? =:irve este instrumento diseñado para medir corriente alterna? =)uál de los dos instrumentos es más fiable? =por ;u?
#fecto de car!a debido a amperímetro :e conecta otro circuito con el voltaje y las resistencias calculando, así la intensidad de corriente, lue!o con el mismo voltaje se mide la corriente con del amperímetro diseñado" =>u conclusión deduce de su tabla? =)uál es el orden de ma!nitud en cuanto a valor numrico se refiere, entre la resistencia interna de su amperímetro y una resistencia 1 o 2?
._ Diseño del !"metro:
:e conecta el circuito del ohmetro diseñado :e cortocircuitan los terminales, para obtener fondo escala, se ajustan las resistencias de ser necesario< lue!o se ane$a otra resistencia y se ajusta a hasta obtener centro escala" )ortocircuite, y si es necesario, ajuste s para lo!rar la defle$ión fondo de escala" :e repite la conección de una resistencia de 1**
a los terminales A y @, y
cortocircuite, y si es necesario, ajuste s para lo!rar la defle$ión fondo de escala" :e conectan varias resistencias, se mide la corriente reali7ando con estos datos un !ráfico $ vs 3 y lea en l las si!uientes resistencias 1**+/**+1***+2***+***+/*** .hm" =6or ;u pueden ser necesarios los pasos del i al v? =(iscuta cuáles son las posibles ra7ones por las cuales en el paso de ajustar a para llevar la a!uja del miliamperímetro al centro de la escala, no se obtiene las defle$ión centro escala?
#a$la de Datos y %&lculos
Estudio del Voltímetro
Volta'e
del
Voltímetro Volta'e
Diseñado (Volt) *"*B *"12 *"2C
del
Voltímetro Discrepancia
Patr*n (Volt) *"*B *"12 *"2C
* * *
Estudio del E+ecto de %ar,a de$ido al Voltímetro
Resistencias
Volta'e %alculado
ntensidad
(- ) 1 / 1*
(Volt)
%orriente ( A) B* 1/ 1*
*"*B *"*-/ *"1
de Volta'e Medido VD (Volt)
*"*B *"*C *"*C
'D $i ⇒ 'D 8*"*B9819 ⇒ 'D *"*B '
#fecto de )ar!a ⇒ 'calculado + 'medidoD *"1+*"*C D *"*B '
Estudio del Amperímetro
ntensidad Amperímetro (Amp)
del ntensidad Diseñado Amperímetro (Amp)
del Discrepancia Patr*n /
*"*11 *"*1-C *"*BB
11$1*+ 2*$1*+ /*$1*+
* 12 12
Estudio del E+ecto de %ar,a de$ido al Voltímetro
Resistencias
ntensidad
( )
%orriente (Amp)
1** 1*
*"**B *"*B
de Volta'e
ntensidad
de
(Volt)
%orriente
AD
*"B *"B
(Amp) *"** *"*1
D 'i ⇒ D 8*"B981**9D *"**B Amp
#fecto de )ar!a ⇒ 3calculado + 3medidoD *"*B+*"*1 D *"** Amp
0r&+ico de R s
Resistencias
ntensidad de %orriente
( ) 1** ** /** E** 1*** 1/** 2*** 2/** *** /** B*** /***
(mA) /* 2B 1C 1* E"/ C B 2"/ 2 1" 1"/
An&lisis de los Resultados.
1._ Diseño del Voltímetro.
:e observa una discrepancia nula, entre los valores arrojados del voltímetro diseñado y el voltímetro patrón, esto se debe a la e$actitud de los cálculos de diseño del voltímetro y a la precisión del !alvanómetro" :in embar!o, al estudiar el efecto de car!a nos damos cuenta ;ue a medida ;ue aumenta el valor de la resistencia disminuye la intensidad, el efecto de car!a se hace mayor< esto se debe a la caída de la tensión en los cables del circuito y a las resistencias internas del aparato, aun;ue son casi despreciables, entre otras cosas"
2._ Diseño del Amperímetro:
6odemos observar ;ue las primeras medidas tomadas entre el amperímetro diseñado y el amperímetro patrón arrojan una discrepancia nula, mientras ;ue para las demás la discrepancia es de 12" #n cuanto al efecto de car!a podemos decir ;ue se si!ue observando la caída de la tensión en los cables del circuito y la influencia de la resistencia interna del aparato"
Ganto en el amperímetro como en el voltímetro diseñados solo pudimos tomar valores de escala muy pe;ueñas debido a ;ue el !alvanómetro solo soporta apro$imadamente una diferencia de potencial de 1 'olt y una intensidad de corriente de 2/ Amp"
._ Diseño del !"metro
#l !ráfico $ vs 3 representa una curva, esto ;uiere decir ;ue, si hacemos ;ue la corriente sea muy !rande, o sea, ;ue tienda a infinito, entonces por la Ley de .hm observamos ;ue5
D 'i, ;ue la resistencia se hace cada ve7 mas pe;ueña tendiendo a cero, esto indica ;ue a mayor resistencia menor intensidad"
%onclusi*n Al concluir el desarrollo de la practica planteada podemos decir ;ue se han cumplido los objetivos propuestos" :e lo!ró el diseño de un voltímetro, amperímetro y un ohmetro tan precisos como los e$istentes en el laboratorio, obteniendo de stos unos valores de medidas muy confiables" 6udimos observar el efecto de car!a de un voltímetro y un amperímetro dentro de un circuito, haciendo notar ;ue es importante ;ue dichos aparatos posean resistencias más pe;ueñas para ;ue puedan e$presar datos más acordes con la realidad, por tanto stos aparatos se emplean para mediciones de muy baja escala, por lo tanto son utili7ados en circuitos pe;ueños ;ue no re;uieren de !ran voltaje y corriente"
