MEDICIÓN DE DIFERENCIA DE POTENCIAL

1

MEDICIÓN DE DIFERENCIA DE POTENCIAL, CORRIENTE Y RESISTENCIA Measurement of potential difference, current and resistance.

JEIMER JIMENEZ ESCOBAR; CESAR AUDIVETH SOTELO; ANGIE CRESPO MARTINEZ, ANDRES CARILLO MARTINEZ.

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR, CARTAGENA DE INDIAS RESUMEN En este laboratorio de Física Eléctrica, se aprendió a identificar los distintos elementos para generación de fenómenos eléctricos, tales como un Panel de Fuentes, generador de corriente. Aquí se llega a uno de los puntos clave para el manejo eléctrico, siendo además específico, se hablará sobre el potencial eléctrico. Además, pudimos medir esos fenómenos por medio de diferentes magnitudes físicas (en este caso, en Voltaje, Amperios y Ohmios) gracias a instrumentos de medición potentes, como un multímetro Analógico o uno Digital. La experiencia busca adquirir destreza en dichas mediciones y en los diferentes efectos que presenta el comportamiento de la electricidad. Palabras Clave—Amperio, Ohmios, Potencial, Voltios

ABSTRACT In this experience, we learned to identify the different elements to generate electrical phenomena, such as a Resource Panel, generator. There we have one of the key points for power management, besides being specific, will discuss the electrical potential. In addition, we measure these phenomena by means of different physical quantities (in this case, voltage, amps and ohms) through powerful measurement tools like a Analog or Digital multimeter. Experience seeks to acquire skill in such measurements and the different effects that exhibits the behavior of electricity. Index words—Amp, Ohm, Potential, Volts variables eléctricas: la diferencia de potencial o voltaje y la intensidad de corriente eléctrica. I. INTRODUCCIÓN En el proceso experimental se requiere hacer mediciones de las variables seleccionadas como relevantes en el fenómeno en estudio, para así obtener una relación funcional entre ellas. En general, se harán mediciones de dos

La corriente eléctrica se define como el flujo de electrones que se genera a través de la sección transversal de un conductor, como respuesta a un campo eléctrico externo aplicado. Se mide con un amperímetro, y tiene

2

como unidad el amperio (A). Además, suele medirse un parámetro característico de los conductores y que se denomina la resistencia eléctrica (R), que se mide con un ohmímetro, y cuya unidad es el ohm (Ω). II. ASPECTO TEORICO Inicialmente, se tiene que conocer los principios básicos para esta experiencia, los cuales son: diferencia de potencial, corriente y resistencia. La diferencia de potencial, conocida también como voltaje o tensión, se refiere a la presión ejercida por parte de una fuente de energía eléctrica o electromotriz sobre las cargas eléctricas en un circuito eléctrico cerrado, lo que propicia el flujo de una corriente eléctrica. Se define también como potencial eléctrico que surge del movimiento de una carga entre dos puntos. La unidad de medida para la diferencia de potencial es el voltio. La corriente se conoce como el flujo de carga o electrones a través de un circuito cerrado, que se mueven siempre del polo (-) al (+) de la fuente electromotriz. Los electrones que actúan en el flujo, se conocen como electrones de conducción. La corriente se mide en Amperios, siendo 1ampere el flujo de coulomb de carga por segundo. La resistencia por su parte corresponde a la posición total que encuentra un corriente al pasar por un circuito el flujo de la carga. La resistencia se mide en ohmios, a favor al científico y matemático alemán Georg Simon Ohm. Ahora la corriente presenta dos efectos o características una es la corriente directa, la cual consiste en el flujo de dos cargas eléctricas en el mismo sentido en un circuito electrónico cerrado, moviéndose de polo (-) hacia el (+) de una fuerza electromotriz. Ejemplo; dos baterías, dínamos, etc. y la otra es la corriente alterna, la cual es contraria a la directa mientras que en esta los polos mantienen la polaridad fija, en la alterna se dan un cambio constate de polaridad, diferente para cada instante de tiempo. El voltaje RMS

corresponde al valor del voltaje o corriente alterna que produce el mismo efecto de disipar el calor que su equivalente directa, y por ultimo pero no menos importante se encuentra la ley de ohm, la cual relaciona los conceptos de voltaje, corriente y resistencia previamente presentados; la ley postulada que el flujo eléctrico en amperes que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o al voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que esta matemáticamente esta dad por: I=V/R III. DATOS EXPERIMENTALES a) Medición de Voltaje en DC. Como primera medición, se nos pidió a los estudiantes medir, con el Multímetro Analógico, una diferencia de potencial de 12v usando la escala de 50v en el instrumento en una corriente directa. Se encendió el Panel de Fuentes y con el variador, se generó una corriente eléctrica de dicho valor. Luego, se repitió el proceso, pero esta vez, utilizando un instrumento de mayor precisión, como es el Multímetro Digital. En la Tabla Nº 1, se muestran los valores medidos de la experiencia.

Tabla Nº 1: Medición de Voltaje en DC con los Multímetros. Voltaje Teórico 12v

Con Multímetro Analógico 12v

Con Multímetro Digital 10.43v

b) Medición de Voltaje en AC. Tabla Nº 2: Medición de Voltaje en AC con los Multímetros.

3

Voltaje Teórico 12v

Con Con Multímetro Multímetro Analógico Digital 12v

c) Medición de Resistencia. Parte 1. El profesor encargado nos pidió que las resistencias suministradas se midieran con los Códigos de Colores. De las 10 resistencias que se nos suministraron, se escogieron 3 de ellas para su deducción. La Tabla Nº 3 nos muestra los valores hallados con respecto a los códigos de colores. Tabla Nº 3: Valores de Resistencias con respecto a los Códigos de Colores.

A la hora de medir corrientes eléctricas, se necesita saber la escala de la intensidad que necesitamos para medir dicha corriente. Por ende, es necesario usar la Ley de Ohm ( ) para hallar la escala necesaria para la medición de la intensidad, con lo cual, despejando la ecuación anterior, se concluye que la Intensidad de una Corriente en Amperios se mide con la nueva ecuación: . Tomando 3l valores teóricos de 1 resistencias, se R3, obtendremos la intensidad de corriente para R3 con una diferencia de potencial de 15V. IR6 =

= 0.015A= 15mA

2. Análisis. Resiste Colores/Cifra Valor ncia s Teórico R6 1 5 100 ±5 15000Ω 0 % ±5% R9 5 1 100 ±5 1000 Ω % ±5% R10 4700 Ω 4 7 100 ±5 ±5% % d) Medición de Resistencia. Parte 2. Para evaluar la cota de error de las mediciones teóricas con las mediciones instrumentales, se midieron estas resistencias con los elementos de precisión que usamos para medir las magnitudes anteriores, tomando las escalas respectivas para cada una de las resistencias. Tabla Nº4. Valor de Resistencias con los instrumentos de medición. Resistencia

Café-verdenaranja- oro Verde-café-rojooro Amarillovioleta-rojo-oro

Valor Teóric o 15.000 v 5.100v 4.700v

Con Multímetro Digital 13622v

Se halla matemáticamente la cota del error en la medición física con respecto a la medición teórica hecha por nosotros, los estudiantes. Para eso, usaremos la fórmula matemática: ±%error = (

)

Donde DR es el Dato Real y DT es el Dato Teórico. El porcentaje, independiente de su signo, será la cota del error de las mediciones. a) Comparación de los datos de los voltajes. Teniendo en cuenta los datos obtenidos y registrados en la tabla Nº 1, se procede a comparar mediante la formulación teórica, el error registrado al medir físicamente las magnitudes; en este caso, podemos obtener la cuota de error de un voltaje de Corriente Directa como lo muestra la Tabla Nº 8. Tabla Nº 8: Cota de Error de las mediciones de Voltaje de Corriente Directa.

5.031v 4.487v

e) Medición de Corriente Eléctrica.

Voltaje Teórico 15.000v 5.100v 4.700v

Error Multímetro Digital 9.186 1.352 4.532

4

Aquí podrían notarse varios factores, como la variación del voltaje o factores externos de la medición, pero siempre se tiende a la cota de error que es registrada. Se recuerda que multímetro digital calculo el valor que en realidad estaba marcando el multímetro analógico; es decir el error del multímetro digital está mostrando el erro del multímetro analógico, apreciando que el analógico no es demasiado preciso. IV. CONCLUSIONES En primer lugar, se usa 2 tipos de multímetros: uno analógico, de medición rustica, poco exacto, y uno digital, más avanzado. Para la medición, se debe hacer el montaje respectivo dependiendo qué se quiere medir, ajustar las escalas de magnitud con respecto a la medición y sobre todo, tener mucho cuidado al medir magnitudes significas, ya que los equipos podrían tener daños irreparables o, herirnos físicamente con alguno de los fenómenos físicos; ajustar los cables de tal forma que tengan buen contacto con los dispositivos medidores para tener una optima realización de la experiencia. Para medir Voltaje, sea en una Corriente Alterna o Directa, debemos colocar directamente, los cables positivos y negativos hacia el panel de fuente desde los puertos de los instrumentos, de tal manera que puedan tener perfecta medición de las magnitudes. Para la resistencia, conectando el polo negativo al multímetro en cuestión y el positivo en el panel, podemos obtener mediciones necesarias para este hecho. Recordemos que ambas polaridades deben estar conectadas a los extremos de las resistencias que se quieren medir. La unión de ambas conexión, podría medir la intensidad de la corriente eléctrica, todo esto, ajustando la escala de tal forma que podamos diferenciar cada medición por separado. Antes de hacer una experiencia, cerciorarse que el panel de fuente no está generando

corriente, o que se encuentre apagada, mover levemente el aumentador de corriente para no exceder el valor a medir, colocar las escalas de medición correctas, en toda medida que no vaya a ver daños en los equipos por el mal uso de las escalas, cerciorarse que las conexiones se encuentran bien montadas, colocadas y sin ningún tipo de malfuncionamiento, y en lo posible, saber que lo que se está midiendo es peligroso para la integridad humana y tener cuidado a la hora se hacer obtención física de registros. El Multímetro Digital es capaz de medir con mayor exactitud una variable a mayor o menos escala, colocando un registro de varias cifras significativas para la precisión, es fácil de maniobrar, ya que no maneja escalas, solo es configurarlo para que mida la magnitud que el usuario desee, mide los datos en tiempo real, mostrando el comportamiento al instante del fenómeno físico. V. BIBLIOGRAFIA 1. Física para ciencias e ingeniería, Volumen 2 – Raymond A. Serway 2. Física universitaria, Volumen 2 – Sears 3. www.asifunciona.com/electrotencia 4. www.unicrom.com/tut_rms_promedio.as p 5. www.angelfriz.com/empire/seigfrid/corri enteelectrica.com