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Ingeniero en Electrónica

Diseño de Circuitos y Sistemas Electrónicos

Circuitos eléctricos Instrumentos de medición. Amperímetro. Voltímetro. Unidades eléctricas. Resistencia. Medidores

Enviado por: Seth

Idioma: castellano

País: Perú

10 páginas

INTRODUCCIÓN

La importancia de los instrumentos eléctricos de medición es incalculable, ya quemediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente,carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como laresistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además que permitenlocalizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en loscuales, como es bien sabido, no es posible apreciar su funcionamiento en unaforma visual, como en el caso de un aparato mecánico.

Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñadossegún la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Losinstrumentos se clasifican por los parámetros de voltaje, tensión e intensidad.

De cualquier forma, la clasificación de los instrumentos de medición lasdetallaremos en el siguiente esquema:

Analizador red eléctricaenergyteam.it

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De esta forma, podemos enunciar los instrumentos de medición como el Amperímetro o unidad de intensidad de corriente. ElVoltímetro como la unidad de tensión, el Ohmimetro como la unidad de resistencia y los Multimetros como unidades de mediciónmúltiples.

La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios,voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.

UNIDADES ELÉCTRICAS

Unidades empleadas para medir cuantitativamente toda clase de fenómenos electrostáticos y electromagnéticos, así como lascaracterísticas electromagnéticas de los componentes de un circuito eléctrico. Las unidades eléctricas empleadas en técnica yciencia se definen en el Sistema Internacional de unidades. Sin embargo, se siguen utilizando algunas unidades más antiguas.

UNIDADES SI

La unidad de intensidad de corriente en el Sistema Internacional de unidades es el amperio. La unidad de carga eléctrica es elculombio, que es la cantidad de electricidad que pasa en un segundo por cualquier punto de un circuito por el que fluye una corrientede 1 amperio. El voltio es la unidad SI de diferencia de potencial y se define como la diferencia de potencial que existe entre dospuntos cuando es necesario realizar un trabajo de 1 julio para mover una carga de 1 culombio de un punto a otro. La unidad depotencia eléctrica es el vatio, y representa la generación o consumo de 1 julio de energía eléctrica por segundo. Un kilovatio es iguala 1.000 vatios.

Las unidades también tienen las siguientes definiciones prácticas, empleadas para calibrar instrumentos: el amperio es la cantidad deelectricidad que deposita 0,001118 gramos de plata por segundo en uno de los electrodos si se hace pasar a través de una soluciónde nitrato de plata; el voltio es la fuerza electromotriz necesaria para producir una corriente de 1 amperio a través de una resistenciade 1 ohmio, que a su vez se define como la resistencia eléctrica de una columna de mercurio de 106,3 cm de altura y 1 mm2 desección transversal a una temperatura de 0 ºC. El voltio también se define a partir de una pila voltaica patrón, la denominada pila deWeston, con polos de amalgama de cadmio y sulfato de mercurio (I) y un electrolito de sulfato de cadmio. El voltio se define como0,98203 veces el potencial de esta pila patrón a 20 ºC.

En todas las unidades eléctricas prácticas se emplean los prefijos convencionales del sistema métrico para indicar fracciones ymúltiplos de las unidades básicas. Por ejemplo, un microamperio es una millonésima de amperio, un milivoltio es una milésima devoltio y 1 megaohmio es un millón de ohmios.

RESISTENCIA, CAPACIDAD E INDUCTANCIA

Todos los componentes de un circuito eléctrico exhiben en mayor o menor medida una cierta resistencia, capacidad e inductancia. Launidad de resistencia comúnmente usada es el ohmio, que es la resistencia de un conductor en el que una diferencia de potencial de1 voltio produce una corriente de 1 amperio. La capacidad de un condensador se mide en faradios: un condensador de 1 faradiotiene una diferencia de potencial entre sus placas de 1 voltio cuando éstas presentan una carga de 1 culombio. La unidad deinductancia es el henrio. Una bobina tiene una autoinductancia de 1 henrio cuando un cambio de 1 amperio / segundo en la corrienteeléctrica que fluye a través de ella provoca una fuerza electromotriz opuesta de 1 voltio. Un transformador, o dos circuitoscualesquiera magnéticamente acoplados, tienen una inductancia mutua de 1 henrio cuando un cambio de 1 amperio por segundo en

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la corriente del circuito primario induce una tensión de 1 voltio en el circuito secundario.

Dado que todas las formas de la materia presentan una o más características eléctricas es posible tomar mediciones eléctricas de unnúmero ilimitado de fuentes.

MECANISMOS BÁSICOS DE LOS MEDIDORES

Por su propia naturaleza, los valores eléctricos no pueden medirse por observación directa. Por ello se utiliza alguna propiedad de laelectricidad para producir una fuerza física susceptible de ser detectada y medida. Por ejemplo, en el galvanómetro, el instrumentode medida inventado hace más tiempo, la fuerza que se produce entre un campo magnético y una bobina inclinada por la que pasauna corriente produce una desviación de la bobina. Dado que la desviación es proporcional a la intensidad de la corriente se utilizauna escala calibrada para medir la corriente eléctrica. La acción electromagnética entre corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas yel calentamiento causado por una resistencia conductora son algunos de los métodos utilizados para obtener mediciones eléctricasanalógicas.

CALIBRACIÓN DE LOS MEDIDORES

Para garantizar la uniformidad y la precisión de las medidas los medidores eléctricos se calibran conforme a los patrones de medidaaceptados para una determinada unidad eléctrica, como el ohmio, el amperio, el voltio o el vatio.

Patrones principales y medidas absolutas

Los patrones principales del ohmio y el amperio de basan en definiciones de estas unidades aceptadas en el ámbito internacional ybasadas en la masa, el tamaño del conductor y el tiempo. Las técnicas de medición que utilizan estas unidades básicas son precisasy reproducibles. Por ejemplo, las medidas absolutas de amperios implican la utilización de una especie de balanza que mide la fuerzaque se produce entre un conjunto de bobinas fijas y una bobina móvil. Estas mediciones absolutas de intensidad de corriente ydiferencia de potencial tienen su aplicación principal en el laboratorio, mientras que en la mayoría de los casos se utilizan medidasrelativas.

LA PRESICION Y LA EXACTITUD EN LA MEDICION

La necesidad que ha tenido el ser humano de resolver los problemas que ha enfrentado, descubrir los secretos de la naturaleza y unenorme afán e vivir mejor, lo ha conducido a acrecentar su conocimiento y comprensión de su entrono. De este modo, el ser humanoha tenido acceso a l conocimiento verdadero, que es la ciencia.

Galileo hizo resallar la importancia de la medición en la experimentación para comprobar los hechos y dar validez a losconocimientos adquiridos.

Así también, una de las tareas importantes del científico es la experimentación sistemática mediante la medición y el análisis deresultados para formular conclusiones. La medición permite verificar la veracidad o falsedad de un evento, de tal manera que es unaparte importante del desarrollo de la ciencia, pues permite desechar ideas falsas e ir modificando teorías.

La física estudia las propiedades o atributos físicos de la materia, los cuales es preciso medir para poder estudiarlos, además, es unaciencia exacta, ya que por medio de ella se desarrollan teorías y leyes para pronosticar resultados en experimentos o fenómenossemejantes.

ANÁLISIS DE ERROR E INCERTIDUMBRE

Al realizar una medición es muy probable que el resultado no coincida con el valor real de la magnitud, es decir, tal vez haya un error:puede ser un poco mayor o menor que la medida real. Los errores conducen a resultados aparentemente verdaderos, pero nopueden esperar conclusiones provechosas. Un experimento no esta exento de errores por lo que es importante detectar la fuente deerror para considerar su magnitud y buscar evitarlos, corregirlos o diminuirlos. Los errores o desviaciones de las mediciones tal vezse deben a los malos hábitos, descuidos o errores cometidos por el observador. También puede tener influencia el medio, falta decalibración y defectos de los aparatos e instrumentos de medición.

La mayor precisión posible de una regla de acero se determina por el tamaño de la menor graduación, que suele ser del orden de0.01 in o de 0.1mm. Para una mayor posición el mecánico sirve de un calibrador estándar micrométrico. La elección de uninstrumento de medición se determina por la precisión requerida y por las condiciones físicas que rodean la medición. Una elecciónfrecuente del mecánico o el maquinista frecuentemente es la regla de acero, esta regla es por lo común bastante precisa cuando semiden longitudes accesibles.

Para la medición de diámetros interiores y exteriores pueden usarse calibradores. El calibrador mismo no puede ser leídodirectamente por lo que debe acoplársele una regla de acero o un medidor estándar.

PRECISION:

Determinación, exactitud Instrumentos de precisión, los muy minuciosos y de gran exactitud.

SENSIBILIDAD:

La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de laaguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o deun voltímetro. En el primer caso, la sensibilidad del instrumento se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios

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que deben fluir por la bobina para producir una desviación completa. Así, un instrumento que tiene una sensibilidad de 1 miliamperio,requiere un miliamperio para producir dicha desviación, etcétera. En el caso de un voltímetro, la sensibilidad se expresa de acuerdocon el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar unacorriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resitencia. El número de ohmios por voltio de un voltímetro seobtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento conuna resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un máximo de 300 voltios, tendrá una sensibilidad de 1000 ohmios porvoltio. Para trabajo general, los voltímetros deben tener cuando menos 1000 ohmios por voltio.

EXACTITUD:

Regularidad, veracidad y precisión en algo en este caso de las mediciones.

TIPOS DE INSTRUMENTOS USADOS PARA MEDICION DE CORRIENTE ELECTRICA:

El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y susSubmúltiplos, el miliamperio y el microamperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos CorrienteContinua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.

El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multimetro. Sihablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades decorriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a queno se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.

La resistencia Shunt amplia la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otrosamperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente.

Uso del Amperímetro

Es necesario conectarlo en serie con el circuito

Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede dañar. Por lo tanto,la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro

Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no se siguen estas reglas, lasmedidas no serían del todo confiable y se puede dañar el eje que soporta la aguja.

Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.

Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a al escala del instrumento.

Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.

Utilidad del Amperímetro

Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de losequipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguarsubidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo

Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el“Método del Voltímetro Amperímetro”

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El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: elMegavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensionescontinuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.

Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener unvalor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de lamisma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial quese mide (I2 x R) no varía.

Ampliación de la escala del Voltímetro

El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es colocándole o cambiándole el valor de la resistencia Rm porotro de mayor Ohmeaje, en este caso.

Uso del Voltímetro

Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.

Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado

Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.

Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.

Utilidad del Voltímetro

Conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito. Cuando se encuentran empotrados en elLaboratorio, se utilizan para detectar alzas y bajas de tensión. Junto el Amperímetro, se usa con el Método ya nombrado

El Ohmimetro: Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicharesistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso,el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala.

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Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multimetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y elOhmimetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastanteamplia.

Uso del Ohmimetro

La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causanmediciones inexactas.

Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En este caso, se debería decambiar la misma

Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el instrumento, la batería se puededescargar totalmente.

Utilidad del Ohmimetro

Su principal consiste en conocer el valor Ohmico de una resistencia desconocida y de esta forma, medir la continuidad de unconductor y por supuesto detectar averías en circuitos desconocidos dentro los equipos.

El Multimetro analógico: Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y elOhmimetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente todas las medidas de Uso y precauciónson iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.)

El Multimetro Digital (DMM): Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultadosnuméricos digitales. Trabaja también con los tipos de corriente

Comprende un grado de exactitud confiable, debido a que no existen errores de paralaje. Cuenta con una resistencia con mayorOhmiaje al del analógico y puede presentar problemas de medición debido a las perturbaciones en el ambiente causadas por lasensibilidad.

CONCLUSIÓN

En el Laboratorio, necesitaremos conocimiento y Uso de los instrumentos que nos servirán para corregir, rectificar y mantenercircuitos eléctricos que construiremos más adelante.

En esta práctica aprendimos diversas características de ciertos instrumentos que son usados comúnmente en diferentes mediciones,como lo son: el voltaje, la resistencia, la frecuencia, etc.

Es importante conocer de que forma vamos a usar los instrumentos como el Multimetro, pues si le damos un Uso indebido, podemosdañar dicho instrumento u obtener cálculos inexactos que a la larga puedan dañar el trabajo que estemos haciendo.

Debemos además de conocer ciertas formulas y Leyes en las que tengamos que vaciar los Datos de Medición para obtenerresultados confiables y por consiguiente, un optimo trabajo.

BIBLIOGRAFÍA

“Hombre, Ciencia y Tecnología”, Editorial Británica, México, 1990.

“Enciclopedia Barsa”, Britanica Publishers, México, 1988.

Física. Tomo III. Raymond a. Serway. Editorial Mc GrawHill.

Enciclopedia Virtual Encarta 2000 (Microsoft)

www.monografias.com

SOLO EL AMOR DE UNA MADRE APOYARA

CUANDO TODO EL MUNDO DEJA DE HACERLO.

SOLO EL AMOR DE UNA MADRE CONFIARA,

CUANDO NADIE OTRO CREE.

SOLO EL AMOR DE UNA MADRE PERDONARA,

CUANDO NINGUN OTRO ENTENDERA.

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SOLO EL AMOR DE UNA MADRE HONRARA,

NO IMPORTA EN QUE PRUEBAS HAZ ESTADO.

SOLO EL AMOR DE UNA MADRE RESISTIRA, POR CUALQUIER TIEMPO DE PRUEBA.

NO HAY NINGUNOTRO AMOR TERRENAL,

MÁS GRANDE QUE EL DE UNA MADRE.

FELIZ CUMPLEAÑOS SEÑORA, ESPERO QUE LA PASE MUY BIEN EN COMPAÑIA DE LOS SUYOS Y DE LOS QUE LAESTIMAN, ESPERO QUE LE HAYA GUSTADO EL PEQUEÑO PRESENTE QUE LE PUDE HACER.

FELIZ DIAL MUY SINCERAMENTE.

KIKE.

I

Ii

Is

Ri

Rs

I: Corriente a medir

Ii: Corriente interna

Is: Corriente de Shunt

Ri: Resistencia interna del

Galvanómetro.

Rs: Resistencia Shunt

G: Galvanómetro

Esquema Eléctrico interno de un Amperímetro

Terminal

Terminal

RM

RI

Esquema eléctrico de un voltímetro

Ohm

V

R2

R1 E

Terminales de prueba

Ajuste de cero de resistencia

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