Universidad de Santiago de ChileFacultad de Ciencia

Departamento de Física

Experimento 1: Instrumentos Eléctricos

Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería Mecánica.

Resumen:

En esta experiencia, utilizamos instrumentación del laboratoriopara conocer el funcionamiento y las características de algunasherramientas que emplearemos durante el semestre. Particularmentese trabajó con un tester que reúne la medición de 3 variables:Diferencia de potencial, corriente eléctrica y resistenciaeléctrica.

1. Objetivos

- Uso de instrumentos capaces de medir variables eléctricas tales como: la diferencia de potencial, resistencia eléctrica o intensidad de corriente eléctrica.- Conocer y comprender las características generales y el funcionamiento de los instrumentos de laboratorio.

2. Antecedentes Teóricos

Dentro del proceso experimental los instrumentos de medicióneléctricos adquieren gran importancia, pues nos permiten realizar

mediciones de las variables con las que estamos trabajando. Dentrode los instrumentos más comunes se encuentra el Multímetro oTester que realiza mediciones de 3 variables: Diferencia de Potencial oVoltaje que se puede definir como el trabajo por unidad de cargaejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada paramoverla entre dos posiciones determinadas¹, el cual se mide con unvoltímetro y cuya unidad de medida es el volt (v); la CorrienteEléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre unmaterial y se debe al movimiento de los electrones en el interioréste², se mide con un Amperímetro y su unidad de medida es elAmpère (A) y la Resistencia Eléctrica que corresponde a una medida de suoposición al paso de corriente³, se mide con un Ohmetro y suunidad de medida es el Ohm (Ω).

Cada instrumento posee características propias como exactitud que esel mayor error posible que se puede dar dentro de las condicionesde funcionamiento especificadas o Resolución que se refiere a lamenor cantidad que se puede medir con el instrumento⁴.

3.Materiales e Instrumentos Utilizados a)Fuente continua (CC)b)Tester digital.c)Resistencia variable (caja negra).d)Reóstato

Imagen 1. Fuente Continua Imagen 2. Tester Digital Imagen 3. Reóstato

4. Diseño Experimental

En esta sesión de laboratorio se llevaron a cabo 3 actividadescon la finalidad de conocer el funcionamiento de diversos instrumentoseléctricos, en particular, seutilizó un tester y una fuente continua C.C para la medición de 3 variables: Diferencia de potencial (con un voltímetro o el tester), corriente eléctrica (con un amperímetro) y resistencia eléctrica (con un ohmetro).

Para trabajar con el Ohmetro éste se conectó en paralelo al elemento resistivo a medir(reóstato). El cable rojo (positivo) se conectó a “VΩF”y el cable negro (negativo) se conectó a “COM”, tal como se muestra en la Imagen 4.

Imagen 4. Diseño Experimental. Tester conectado en paralelo al reóstato.

5. Desarrollo Experimentala) Medición de resistencia Eléctrica:

Se conectó el Ohmetro en paralelo al elemento resistivo amedir (reóstato) como se muestra en la Imagen 5. Luego se midióla resistencia del reóstato para distintas posiciones delcursor.

Imagen 5. Diagrama del circuito, Actividad1: Circuito simple (con una resistenciaeléctrica) con el Ohmetro conectado alelemento resistivo.

Se nos pide, a partir de los datos obtenidos, graficar “Resistencia vs Largo” y obtener la relación funcional entre ambas variables.

Tabla de Datos 1:

Longitud (cm) 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Resistencia (Ω) 1,2 2,1 2,6 3,5 4,2

Gráfico 1: “Resistencia vs Longitud”

b)Medición de voltaje con tester:

Inicialmente se conectó el voltímetro en paralelo al elementoeléctrico objeto de la medición (reóstato) en conjunto con laFuente Continua, pero por dificultades técnicas no se consiguióhacer mediciones de Resistencia y Voltaje al mismo tiempo.

Se conectó el reóstato a una Fuente Continua C.C. Luego semidió el voltaje para las mismas posiciones del cursor de laActividad 1.

Imagen 6. Diagrama del circuito, Actividad 2:Circuito simple (una batería y una resistenciaeléctrica) con un voltímetro conectado alelemento resistivo.

Se nos pide, a partir de los datos obtenidos, graficar “Voltaje vs Resistencia” y obtener la relación funcional entre ambas variables. Además debemos graficar “Voltaje vs Largo”.

Tabla de Datos 2:

Voltaje (v) 2,04 4,10 6,28 8,52 10,74

Longitud (cm)

2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Resistencia(Ω)

1,2 2,1 2,6 3,5 4,2

Gráfico 2: Voltaje vs Resistencia

Tabla de Datos 3:

Voltaje (v)

2,70 6,20 9,20 12,50 16,10

Longitud (cm)

2,0 4,0 6,0 8,0 10,0

Gráfico 3: “Voltaje vs Longitud”

c) Medición de voltaje y corriente eléctrica.

Para una resistencia constante, se armó el circuito de la Imagen 7y se trabajó variando el voltaje suministrado por la fuente Continua.

Imagen 7. Diagrama del circuito,Actividad 3: Circuito simple (unabatería y una resistencia eléctrica)

con un voltímetro conectado alelemento resistivo y un amperímetro.

Se nos pide, a partir de los datos obtenidos, encontrar la relación entre el voltaje y la corriente eléctrica.

Tabla de Datos 4:

Voltaje (v) 3,0 6,1 9,5 12,3 15,5

Intensidad (A) 1,05 2,09 3,5 4,3 5,52

6. Conclusiones

A partir de los experimentos realizados y datos obtenidos podemos concluir:

a) La resistencia eléctrica depende de la longitud de ésta,estableciéndose una relación de proporcionalidad directa. Másaún, la resistencia de un conductor depende de la longitud delmismo (L), de su sección (s) y del material con el que estáfabricado (p), mediante la siguiente expresión:

Manteniendo constantes el material con el que está fabricado ysu sección, debido a la relación de proporcionalidad directa,se tiene que a mayor Longitud, mayor es la resistenciaeléctrica.

b) Al mantener la Intensidad de Corriente constante, seestablece una relación de proporcionalidad directa entre elVoltaje y la Resistencia Eléctrica, es decir, mientras mayorsea el Voltaje, mayor será la Resistencia del circuito.Nuestros resultados están de acuerdo a la “Ley de Ohm” queestablece una relación entre Intensidad de Corriente, voltajey resistencia.

c)Al mantener la resistencia constante, se establece una relación deproporcionalidad directa entre la Intensidad de Corriente y el Voltaje,es decir, a mayor intensidad de corriente, mayor es el voltaje del

circuito. Además, de la Ley de Ohm se desprende que, para voltajeconstante, la relación entre Intensidad de Corriente y Resistencia esinversamente proporcional, a mayor intensidad de corriente, menor serála resistencia del circuito.

d)Es importante conocer el funcionamiento y lascaracterísticas de los instrumentos de laboratorio con los quetrabajaremos, ya que esto nos permite utilizarlos de maneraadecuada y obtener resultados correctos.

7.Referencias

[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Tensión_(electricidad)

[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_eléctrica

[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_eléctrica

[4] Guía de Laboratorio 1,Electromagnetismo.