guía 1 manejo de equipo de laboratorio

1. MANEJO DE EQUIPO

1 Objetivos

Comprender el principio de funcionamiento y manejo de un multmetropara realizar mediciones de voltaje, intensidad de corriente, continuidadelctrica y resistencia.

2 Preguntas Preparatorias

Lea cuidadosamente la gua para esta prctica, consulte la bibliografa dada alfinal de la misma y responda las siguientes preguntas antes de la realizacin de laprctica.

Cuales son las magnitudes fsicas que son mensurables en electromagnetismo? Qu diferencias encuentra entre multmetro, ampermetro? Describa el procedimiento que usted considera para medir voltaje y corri-

ente en un circuito elctrico?

3 Introduccin

Es importante familiarizarse con cierta terminologa necesaria en el manejo de dis-positivos elctricos, que sern usados en prcticas posteriores del laboratorio de elec-tromagnetismo. Empecemos por:

Fuente de corriente Continua:(CC en espaol, en ingls DC, de Direct Cur-rent), en estas fuentes las cargas elctricas circulan siempre en la misma direccin

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Universidad del Valle Manejo de Equipo 2

Figura 1: Significado delcdigo de color sobre unaresistencia elctrica.

(es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos).Aunque comnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante(por ejemplo la suministrada por una batera), es continua toda corriente que man-tenga siempre la misma polaridad. En el laboratorio se utilizan fuentes de poderque transforman los 110V de corriente alterna de la red elctrica en una tensinvariable. Adems, esta se rectifica para obtener Corriente Continua.

Fuente de corriente Alterna:(abreviada CA en espaol y AC en ingls, de alter-nating current), la corriente elctrica en la que la magnitud y el sentido varanperidicamente. La forma de oscilacin de la corriente alterna ms comnmenteutilizada es la de una oscilacin senoidal, puesto que se consigue una transmisinms eficiente de la energa. Utilizada genricamente, la CA se refiere a la formaen la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas (110V, 220V, 440V y>440V). En el Laboratorio existen fuentes de CA que transforman la Tensin envalores variables por medio de un transformador interno o un restato como po-tencimetro.

Resistencias:(Resistores), Son elementos de material resistente, que puede sercarbn o bien una mezcla de grafito pulverizado con resina sinttica. Su objetivoes limitar el paso de la corriente elctrica, su unidad de medida es el Ohm ( ).La corriente mxima en un resistor viene condicionada por la mxima potenciaque puede disipar su cuerpo en forma de calor. Esta potencia se puede identificarvisualmente a partir del dimetro sin que sea necesaria otra indicacin.Para carac-terizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia elctrica, disipacin mximay precisin o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsu-lado cilndrico por medio un conjunto de rayas de colores. Se leen de izquierda aderecha. La ltima raya indica la tolerancia (normalmente plateada o dorada). Delas restantes, la ltima es el multiplicador y las otras indican las cifras significati-


vas del valor de la resistencia, ver Figura 1.

Figura 2: El multimetrose puede dividir en tres(3) partes generalmente,las cuales son: Partealta: donde se encuen-tra una pantalla o dis-play. Parte media: unasegunda regin asociada ala perilla giratoria o llaveselectora. y finalmente, laParte baja: una terceraregin en donde se encuen-tran los conectores hembra

3.1 Multmetro

El objetivo central de la presente practica se centra en estudiar la utilidad del mult-metro, por tanto se dedicar este apartado a especificar sus aplicaciones. Este dis-positivo de medida se puede dividir en tres partes, como muestra la Figura 2, delas cuales se hace necesario describir en detalle la parte media o regin de escalasy la parte baja regin de conectores.

3.2 Regin de Conectores (parte baja):

En la parte baja hay varios conectores hembra, debe identificar los siguientes:

COM : Corresponde al punto comn o tierra del circuito; all por convencinsuele conectarse el cable o punta negra del multmetro. Para las medicionesde voltaje o corriente, el equipo considera que el punto en el que se conectaeste cable en el circuito es el nivel de referencia del potencial elctrico.


: Conector de resistencia. Cuando se va a medir la resistencia elctrica deun dispositivo se conecta un extremo de la resistencia a este conector () yel otro extremo al conector COM. Como las resistencias no tienen polaridades irrelevante en que extremo se conecte cada conector. NOTA:Para medir laresistencia elctrica de un dispositivo l no debe estar conectado a ninguna fuenteexterna y debe estar desconectado de cualquier otro circuito.

V : Corresponde al conector de voltaje. Cuando se van a realizar medidasde tensin elctrica (fems o diferencias de potencial) el cable o punta rojadel multmetro se enchufa en este conector y el otro extremo se conecta en elpunto donde se requiera hacer la medida de potencial elctrico en el circuito.Para obtener una lectura de voltaje se requiere que previamente el COM yaeste conectado al circuito a medir. Si el potencial elctrico en el cable rojoes superior al del cable negro (COM) la lectura en la pantalla ser positiva,si por el contrario el potencial en el cable rojo es inferior al del COM (cablenegro) la lectura en la pantalla ser negativa. Precaucin: Cuando conecte elmultmetro como voltmetro verifique que est conectado en paralelo.

A : Conector para medir intensidades de corriente elctrica inferiores a 20A.NOTA:Use este conector cuando no sepa la intensidad de corriente que se va a medir. Parahacer la medicin se abre el circuito en el punto donde se quiere hacer lamedida y all se reconecta el circuito usando el multmetro como si fuese uncable conectado en serie. Use para ello el conector COM y el conector A.NOTA:Cuando conecte el multmetro como ampermetro garantice que est conec-tado en serie.

mA : Conector para medir pequeas intensidades de corriente elctrica. Cuandose tiene la certeza de que la intensidad de corriente que se va a medir es pe-quea (usualmente inferior a 200 mA) se puede usar este conector. Como conel conector anterior, para hacer la medicin se abre el circuito en el puntodonde se quiere hacer la medida y all se reconecta el circuito usando elmultmetro como si fuese un cable conectado en serie. Use para ello el conec-tor COM y el conector mA.NOTA:Cuando conecte el multmetro como ampermetro garantice que est conec-tado en serie. Si no tiene la seguridad de que la corriente a medir es inferior a 200mA no use este conector.

Respecto a los conectores mA y A: Cuando se tiene una corriente directa (DC),si la corriente elctrica entra por el conector mA ( o A) y sale por el conector COM


en la pantalla aparecer una medida positiva, si sucede lo contrario y el vector den-sidad de corriente apunta del COM al mA (o A) la pantalla mostrar una medidanegativa.

3.3 Regin de Escalas (parte media):

Observe que en la regin de la perilla hay diferentes zonas que se encuentranentorno a la llave selectora (perilla). Algunas de las zonas que encontrar son:

Zona o posicin de Continuidad: Se reconoce por el smbolo de una fuentesonora o una nota musical, usualmente estos smbolos estn acompaadospor el smbolo de un diodo. Colocando la perilla en esta posicin el multmetroemite un sonido agudo cuando hay continuidad entre sus conectores; esdecir: si se conectan los extremos de un objeto a los conectores y COM elmultmetro emitir un sonido si la conductancia del objeto es grande (re-sistencia elctrica muy pequea), indicando con ello que el objeto conducela electricidad.

: Zona de Ohmmetro: Se reconoce por el smbolo del Ohm (), enesta zona se observan diferentes escalas de medida que pueden ir desde200 hasta 200M, cada una de ellas correspondiente al mximo valor deresistencia que se puede medir en dicha escala (0 a 200, 0 a 2000, 0 a 200M).

V : Zona de Voltmetro: Se reconoce por el smbolo del Volt (V). Existen dosopciones de medicin de voltaje. Para Voltaje en corriente directa (VDC) lasescalas van de 200mV a 1000V, cada una correspondiente al mximo valorde voltaje DC que se puede medir en dicha escala. Para Voltaje en corrientealterna (VAC) las escalas van de 2V a 750V, cada una correspondiente almximo valor de voltaje AC que se puede medir.

A : Zona de Ampermetro: Se reconoce por el smbolo del Ampre (A). Ex-isten dos opciones de medicin de intensidad de corriente elctrica. Paracorriente directa (DC) las escalas van de 2mA a 20A, cada una correspondi-ente al mximo valor de corriente DC que se puede medir. Para corrientealterna (AC) las escalas van de 2mA a 20A .

Dependiendo del tipo y marca del multmetro que se tenga se pueden tener otraszonas para medir otras variables como capacitancia (en Faraday, F), frecuencia (enHertz, Hz) y otras.


3.4 Display o Pantalla (parte alta):

El mutmetro cuenta de una una pantalla amplia en la que muestra el valor delparmetro medido, el cual dependiendo de la escala en la que se est midiendopermite obtener el nmero de cifras significativas y la precisin del equipo.

3.5 Modos de uso del multmetro

Para esta prctica se definirn cuatro (4) usos principalmente, los cuales consistenen medir continuidad, resistencia, voltaje y corriente. Para utilizar cada modo, sedebe colocar la perilla o mando central del multmetro en la posicin que seala lamagnitud fsica a medir, para verificar esto utilizaremos los circuitos descritos acontinuacin

4 Montaje Experimental

Este laboratorio se divide en dos partes que dependen del tipo de circuito a estu-diar, para la realizacin de esta prctica se requieren los siguientes elementos:

3 resistencias de cualquier tipo (identifique el tipo de resistencia que estautilizando)

1 reostato o resistencia variable 1 fuente de Voltaje controlado (Fuente Phywe recomendada por el limitador

de corriente)

Juego de cables de conexin. Se utilizaran dos estilos de cables Largos: cor-responden a cables negros (se conectarn a los bornes negativos) y rojos (seconectarn a los bornes positivos) de 50cm de longitud. Cortos: correspon-den a cables de 25cm de longitud, pueden encontrarse de cualquier color.

2 multmetrosNOTA: En cualquiera de las dos partes la resistencia variable cumple la funcin de regularla corriente mxima del sistema, pero a su vez la fuente de voltaje controlado posee un sis-tema para controlar la corriente mxima de salida, verifique el valor de corriente mximoque soporta la resistencia variable para evitar cualquier dado en el equipo. Para el desar-rollo la prctica se deber construir circuitos como los mostrados en las figuras 3y 4. En circuitos en serie todos los elementos componentes comparten la misma


corriente, por lo tanto hay solo un camino posible para el paso de los portadoresde carga, como los mostrados en la figura 3. Luego de realizar sus medicionesen un circuito en serie, se estudiar el comportamiento del voltaje en Circuito enParalelo, notando que en circuitos como el mostrado en al figura 4, la entrada y lasalida de corriente coinciden en todos los elementos constituyentes del circuito.

NOTA: Recuerde revisar los lmites mximos para el multmetro en la funcin de la cualest haciendo uso, por ej. para medir corrientes pequeas se coloca el conector positivo enmA y la corriente mxima es 200mA antes de quemarse el fusible

Figura 3: Resisten-cias en serie:el nmero deresistencias que compartenla misma corriente cambiade a) 1 resistencia (4 cableslargos y 2 cables cortos) b)2 resistencias (4 cables lar-gos y 3 cables cortos) y fi-nalmente c) 3 reisistencias(4 cables largos y 2 cablescortos) en serie.

5 Procedimiento Experimental

1. Medicin de Continuidad: Para usar este modo se debe colocar la perilla delmultmetro en posicin de continuidad. El instrumento de medida hace cir-


Figura 4: Resistenciasen paralelo: La corri-ente se divide en el nmerode elementos componentesdel circuito en nuestrocaso, principalmente re-sistencias. a) la corrientedispone de dos caminosdistintos (4 cables largos y5 cables cortos). y b) seagrega un camino ms a lacorriente (4 cables largos y6 cables cortos).

cular una pequea corriente a travs del objeto a medir entre las terminalesCOM y su respectivo positivo (generalmente coincide con el positivo paramedir resistencias y voltajes). Usualmente se comprueba que la corrientepaso de un terminal a otro al escuchar el sonido emitido por el multmetroo al observar en el display el valor de 0. De otro modo si el multmetromuestra en el display el smbolo I, indicara que el objeto medido es un ais-lante de carga elctrica.

verifique la continuidad de los cables y resistencias que tiene disponible enla mesa de trabajo.

2. Multmetro como Ohmmetro : Para operar el multmetro digital comoohmmetro, Coloque la perilla en la posicin (), y Conecte las puntas deprueba negativa (Negro) en COM y positiva (Roja) en , posteriormente,conecte las puntas del multmetro en paralelo a la resistencia que se va amedir.Tome cada una de las resistencias disponibles para la practica y verifique suvalor de resistencia individual y de resistencia equivalente en los circuitosen serie y paralelo, compare la medicin con el valor esperado tericamentedeacuerdo a las ecuaciones () y calcule los errores, registre sus mediciones


en la tabla 2.

Rserie =n

i

Ri, (1)

1Rparalelo

=1

R1+

1R2

+ ...+1

Rn. (2)

Para las siguientes medidas considere lo siguiente:

Multmetro como Voltmetro: Para operar el multmetro digital como voltmetro,debe seleccionar la perilla giratoria en la opcin de voltaje, existen en elmultmetro dos opciones de voltaje, el voltaje en corriente alterna ACV (V )y en corriente directa DCV (V). Para esta prctica escogeremos la opcinde Voltaje en corriente directa y las puntas de prueba irn en COM y en elborne que indica el smbolo de Voltios (V), debe tener en cuenta que la medi-cin debe hacerse en paralelo al dispositivo sobre el cual se quiere evaluar elvoltaje.

Multmetro como Ampermetro: Para operar el multmetro digital comoampermetro, debe seleccionar la perilla giratoria en la opcin de ampermetro,como puede ver, existen dos opciones de corriente: corriente alterna AC (A )y el de corriente directa DC (A ). La conexin del multmetro debe hacerseen serie con el elemento elctrico que se quiere medir.

5.1 Circuito en Serie

1. Mida la resistencia variable y coloque la en su valor mximo.

2. Con los elementos ya descritos monte el circuito mostrado en la figura 3.a(una sola resistencia). El multmetro como ampermetro se usa como se in-dic anteriormente, la perilla de la escala y el borne en miliamperios (mA).

3. Lleve la perilla limitadora de la corriente de salida de la fuente a un valorde 1.A. (nunca conecte el multmetro en paralelo a la fuente para medir sucorriente de salida).

4. Encienda la fuente y mueva la perilla de voltaje hasta alcanzar su valor m-ximo.


5. Modifique suavemente el valor de la resistencia variable hasta notar que elAmpermetro marca 190mA.

6. Ahora coloque el mnimo valor de voltaje en la fuente.

7. Empiece a tomar los datos de voltaje y corriente aproximadamente cada10mA. Registre sus datos en la tabla 3.

8. Repita el procedimiento anterior para 2 resistencias en serie (fig.3.b) y 3 re-sistencias en serie (fig.3.c)

5.2 Circuito en Paralelo

1. Mida la resistencia variable y coloque la en su valor mximo.

2. Con los elementos ya descritos monte el circuito mostrado en la 4.a. Elmultmetro como ampermetro se usa como se indic anteriormente, la per-illa de la escala y el borne en miliamperios (mA).

3. Lleve la perilla limitadora de la corriente de salida de la fuente a un valorde 1.A. (nunca conecte el multmetro en paralelo a la fuente para medir sucorriente de salida).

4. Encienda la fuente y mueva la perilla de voltaje hasta alcanzar su valor m-ximo.

5. Modifique suavemente el valor de la resistencia variable hasta notar que elAmpermetro marca 190mA

6. Ahora coloque el mnimo valor de voltaje en la fuente

7. Empiece a tomar los datos de voltaje y corriente aproximadamente cada10mA. Registre sus datos en la tabla 4

8. Repita el procedimiento anterior para 3 resistencias en paralelo (fig. 4.b)


Fuente de Voltaje Contralado (PHYWE)

1) Perilla limitadora de Voltaje Directo (VDC): Para ajustar la salida del voltaje directo de 0 a 18V. 2) 018V (VDC) / 05A (DC): Bornes de conexin para voltaje directo. El rojo es el borne positivo y el negro es el negativo. La corriente de salida puede variar entre algunos miliamperios (mA) y 5 Amperios (A) dependiendo de la resistencia de carga conectada a los bornes de salida. Entre ms pequea la resistencia equivalente entre los bornes mayor la corriente que sale de la fuente y circular por el circuito. 3) Perilla limitadora de Corriente Directa (DC): Para ajustar la salida de corriente directa de 50mA a 5A. Verifique la mxima corriente que puede circular por los elementos del circuito sobre la mesa de trabajo.

4) Display de Corriente Constante: Se enciende cuando se alcanza el valor lmite de corriente para el conjunto actual con la perilla de ajuste (3). En este caso, la tensin ya no es controlada, sino que depende de la resistencia de carga.

5) Conexin a tierra.

6) Anillo conector para Voltaje Alterno (VAC): Para la seleccin del paso de voltaje alterno en la salida extrable (7). La seleccin se realiza conectando un enchufe especial cortocircuito en el enchufe central y la toma correspondiente del aro.

7) 218V (VAC) / 05A (AC): Bornes de conexin para voltaje alterno. Esta salida est separada galvnicamente de la red elctrica, sin conexin a tierra y protegida por un interruptor automtico de sobrecarga.

8) Interruptor automtico de sobrecarga: Disparo trmico para la proteccin de la salida de voltaje alterno (7).

Importante: Para apagar la fuente verificar que las perillas limitadoras de corriente (DC) y voltaje continuo (VDC) se encuentren en cero.


6 Anlisis

Realice grficos de V (voltaje) vs I (corriente) para cada uno de los 6 casos. yresponda

Qu relacin funcional tienen el voltaje y la corriente? Qu relacin tiene la pendiente de la grfica con la resistencia del circuito en

cada caso?

Cul es el porcentaje de error relativo al comparar la resistencia medida di-rectamente con el multmetro, con la calculada y con la obtenida por mediosexperimentales?

REFERENCIAS[1] Electrotecnia, ciclos formativos. Peter Bastian

[2] Notas sobre corriente alterna. Jaime Planas Rossell, Universidad de Valencia (2000)

[3] Cdigo de colores de resistencias elctricas Programa ONLINE para el calculo del cdigode colores de resistencias elctricas.


A Equipo

1 Multmetro digital1 Fuente de Voltaje DC3 Resistencias elctricas de diferentes valores nominales1 Juego de cables de conexin

B Tabla para lectura de Resistencias

Tabla 1: Considerando resistencias como la mostrada en la Figura 1Color Valor de Valor de Multiplicador Tolerancia

la banda 1a cifra 2a cifrasignificativa significativa

Negro 0 0 1 -Marrn 1 1 10 1%Rojo 2 2 100 2%

Naranja 3 3 1.000 -Amarillo 4 4 10.000 4%

Verde 5 5 100.000 0, 5%Azul 6 6 1.000.000 0, 25%

Morado 7 7 10.000.000 0, 1%Gris 8 8 100.000.000 0, 05%

Blanco 9 9 1.000.000.000 -Dorado - - 0,1 5%Plateado - - 0,01 10%Ninguno - - - 20%


C Tabla para registro de datos

Tabla 2: Medida de resistencias, RE hace referencia a resistencias equivalentes encada caso.

R1[] = , R2[] = R3[] = Circuito en Serie

RE1[] = , RE2[] = Circuito en Paralelo

RE1[] = , RE2[] =

Grupo de prctica: Fecha:Profesor: Asistente:Nombres: Cdigo: Plan:


Tabla 3: Registro para experimento: Circuito en Serie1 Resistencia 2 Resistencias 3 Resistencias

I [ ] V [ ] I [ ] V [ ] I [ ] V [ ]



Tabla 4: Registro para experimento: Circuito en Paralelo2 Resistencias 3 Resistencias

I [ ] V [ ] I [ ] V [ ]


ObjetivosPreguntas PreparatoriasIntroduccinMultmetroRegin de Conectores (parte baja):Regin de Escalas (parte media):Display o Pantalla (parte alta):Modos de uso del multmetro

Montaje ExperimentalProcedimiento ExperimentalCircuito en SerieCircuito en Paralelo

AnlisisblueEquipoblueTabla para lectura de ResistenciasblueTabla para registro de datos

guía 1 manejo de equipo de laboratorio

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