Determinacin de la longitud de onda de un laser de He-Ne con el interferometro de Michelson

UTILIZACION DE INSTRUMENTOS DE MEDICION ELECTRICA (TESTER)Isaac Andrs Barros1, Osmar Jos Rodriguez1, Luis Mier1, Juan David Jimenez2. 1Ingeniera civil, 2Ingeniera ElecticaLaboratorio de Fsica de Campos Grupo ANLESTRUCTURAMARCO TERICOCLCULOSANLISISCONCLUSIONESDEF

Resumen

En el presente trabajo procedimos a utilizar instrumentos de medicin como el tester para determinar las resistencias en este caso en ohmnios para hacer la comparacin entre el valor terico y el experimental, tambin procedimos a utilizar el multimetro para determinar el voltaje arrojado por un regulador de voltaje valga la redundancia, constante y variable, donde el constante tena nueve voltios de carga, procedimos a utilizar el tester para confirma esto mediante la experiencia dando como resultado el valor que este deca tener, mientras que al que se le poda varia la carga a medida que se aumentaba su valor en la mquina, el tester arrojaba una nueva lectura exacta del valor programado.

Palabras clavesInstrumentos de medicin, ohmnios, voltaje, regulador de voltaje, constante, variable, maquina.

AbstractIn the present work we proceeded to use instruments of measurement as the tester to determine the resistances in this case, in ohmnios to do the comparison between the theoretical value and the experimental one, also we proceeded to use the multimetro to determine the voltage thrown by a regulator of voltage cost the redundancy, constant and variable, where the constante had nine volts of load, we proceeded to use the tester for it confirms this by means of the experience giving like proved the value that this one was saying to have, whereas to that him several load could as his value was increasing in the machine, the tester was throwing a new exact reading of the programmed value.

KeywordsInstruments of measurement, ohmnios, voltage, regulator of voltage, constant, variable, machinates.

UNIVERSIDAD DE LA COSTADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICASREA DE LABORATORIO DE FSICA FACULTAD DE INGENIERA

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1. Introduccin

En este trabajo se llev a cabo la utilizacin de instrumentos como en este caso el del multimetro para poder tener las medidas de los diferentes tipos de voltajes como la son los resistores y un regulador de voltaje constante y variable, se demostr con el instrumento dicho que los voltios que decan dichos objetos eran ciertos.

El objetivo que se llev a cabo en este trabajo fue el de aprender a utilizar el multimetro para medir los tipos de voltaje en sus diferentes tipos sin utilizar de forma inadecuada este objeto.

2. Fundamentos Tericos

2.1 El Multmetro

El denominado tster o multmetro puede ser tanto analgico como digital. El multmetro analgico (figura 1) posee como corazn, un instrumento de bobina mvil. El instrumento de bobina mvil comn para todos los casos, est formado por un arrollamiento en forma de cuadro que puede girar alrededor de un eje vertical que pasa por su centro; dicha bobina est situada entre los polos norte y sur de un imn permanente en forma de herradura. Al circular corriente por la bobina, aparece un par de fuerzas que tiende a hacer girar a la bobina en sentido horario, y junto con ella tambin gira una aguja que se desplaza sobre una escala graduada que es donde se realiza la lectura. La deflexin de la aguja es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por la bobina. Para que la posicin de la aguja se estabilice en algn punto de la escala, es necesaria la presencia de un par de fuerzas antagnicas, que se generan por la actuacin de un resorte en forma de espiral, para alcanzar el equilibrio cuando ambas cuplas son iguales. Las caractersticas ms importantes del galvanmetro son la resistencia de la bobina en forma de cuadro y la corriente de deflexin necesaria para alcanzar plena escala, que es la mxima corriente que puede circular por la bobina para hacer girar a la aguja desde cero hasta fondo de escala. La sensibilidad del galvanmetro es la inversa de la corriente: Dnde: S: sensibilidad; Idpe: corriente de deflexin a plena escala. Por ejemplo, si la corriente es Idpe = 50 A, entonces:

20.000V

Cuanto ms pequea es la corriente de deflexin a plena escala, mayor ser la sensibilidad del tster porque en ese caso el instrumento podr detectar corrientes ms pequeas, y eso hace que el instrumento sea ms sensible.

2.2 El Multmetro Como Voltmetro

Un instrumento de bobina mvil se convierte en voltmetro cuando est en serie con un resistor de valor adecuado para que limite la corriente a un valor que sea el mximo que puede circular por la bobina del galvanmetro, o sea, la que produce deflexin a plena escala. En la figura 2 se muestra el circuito de un multmetro empleado como voltmetro .Si el galvanmetro tiene las caractersticas indicadas en la figura 2, sin el resistor, slo podra medir hasta una tensin de:

(0,1 mA) x (1 k) = 0,1 V

Veamos qu valor debe tener Rs para poder medir una tensin de 10 V.V = Vdpe x Rs + Idpe x Rg = 10 V = 0,1 mA x Rs + 0,1 V = 0,1 mA x Rs = 10 V - 0,1 V = 9,9 V

En la prctica se utilizan voltmetros de varias escalas para poder medir distintas tensiones, como por ejemplo 2,5 V; 10 V; 50 V; 250 V, 500V y 1000V en corriente continua. Al respecto en la figura 3 se muestra el circuito de un voltmetro de continua donde los resistores limitadores se han calculado como se ha indicado recientemente.El circuito del voltmetro de tres escalas es seleccionable mediante una llave giratoria.

2.3 Como Hacer Mediciones Con El Voltmetro

Debemos poner la llave selectora de funciones en alguno de los rangos para medir tensin continua (DCV), si no conocemos el valor a medir, empezamos por el ms alto para luego bajar de rango, si es necesario, hasta que la aguja se ubique desde el centro hasta la parte superior de la escala. Si queremos medir tensin, el voltmetro debe conectarse en paralelo con el componente cuya tensin queremos determinar segn lo indicado en la figura 4.

Si queremos medir la tensin sobre R2, el voltmetro debe conectarse como se indica; si por error conectamos al revs las pun- tas de prueba, la aguja girar en sentido contrario, eso indica que se las debe invertir .El voltmetro debe tomar poca corriente del circuito, como consecuencia su resistencia interna debe ser alta (cuanto ms alta mejor).

Si queremos averiguar la resistencia del instrumento, multiplicamos la sensibilidad del mismo en continua por el rango de tensin que estamos usando. Por ejemplo:

S = 10000 /V y Rango = 10V

Reemplazando:

RV = 10000 x 10V = 100 k V

Por el contrario, la resistencia del ampermetro debe ser muy baja para que no modifique en gran medida la corriente que circula por el circuito. La forma de leer en la escala correcta y cmo determinar el valor correcto de tensin continua, si usamos el multmetro del ejemplo, ser:___________________________________Escalas Rangos del Voltmetro0 - 25 0 - 0 ,25V 0 - 10 0 - 1V 0 - 25 0 - 2,5V 0 - 10 0 - 10V 0 - 5 0 - 50V 0 - 25 0 - 250V ___________________________________

Si usamos el rango de 0 a 1V, debemos utilizar la escala de 0 a 10 y dividir la lectura por 10 ; o sea, que si la aguja marca 7, la tensin de medida es de 0,7V.Como de 0 a 1, que es la primera marca importante en esa escala, hay 10 divisiones, cada una vale en realidad 0,01V, de manera que si la aguja marca 3 divisiones por encima de 7 (0,7V), la tensin medida ser de 0,7V + 3 div. 0,01V = 0,7V + 0,03V = 0,73V.

Si usamos el rango de 0 a 0,25 V, debemos usar la escala de 0 a 25 y dividir la lectura por 100; si la aguja marca 50, son 0,5V.

Si usamos el rango de 0 a 2,5 V, debemos usar la escala de 0 a 25 y dividir la lectura por 10; o sea, que si la aguja marca 30, la tensin medida es de 3V. Como de 0 a 5 hay 10 divisiones, cada una vale 0,5; pero, como debemos dividir por 10, en realidad cada una vale 0,05 V. Por lo tanto, si la aguja indica 2 divisiones por encima de 3, la tensin ser:

0,3V + 2 div. X 0,05V = 0,3V + 0,1 V = 0,4V

Si usamos el rango de 0 a 10 V, debemos usar la escala de 0 a 10 y leer directamente el valor de la tensin; si la aguja marca 4, son 4V. Como entre 0 y 2 hay 10 divisiones, cada una vale 0,2V. De modo que si la aguja marca 7 divisiones por encima de 4, la tensin valdr:

4V + 7 div. X 0,2 V = 4 V + 1,4 V =5,4 V

Si usamos el rango de 0 a 50V, debemos utilizar la escala que va de 0 a 5 y multiplicar la lectura por 10. Cada divisin vale 0,1V x 10 = 1 V. Si la aguja marca 6 divisiones por encima de 4, la tensin vale:

40V + 6V = 46V

Si usamos el rango de 0 a 250V, debemos usar la escala de 0 a 25 y multiplicar la lectura por 10.Cada divisin vale 0,5V x 10 = 5V.Si la aguja marca 7 divisiones por en- cima de 20, la tensin medida valdr:

200V + 7div. X 5V = 200V + 35 V = 235V

Si se debe efectuar una medicin de tensin alterna, no importa la polaridad de las puntas de prueba, pero debemos tener en cuenta todo lo dicho anteriormente con respecto a comenzar a medir por el rango ms alto cuan- do se ignora el valor de la tensin a medir, adems, debe conectar el instrumento en paralelo con el circuito o fuente de tensin alterna .Antes de realizar la medicin, la llave selectora de funciones debe colocarse en alguno de los rangos especficos de ACV ( normalmente estn marcados en rojo en el multmetro), por ejemplo 2,5V, 10V, 25V, 100V, 250V y 1.000V, ACV.Al hacer la lectura, debemos utilizar la escala roja del cuadrante en lugar de la negra, usaremos los nmeros en negro de las escalas de continua, para determinar el valor correspondiente de tensin que se est midiendo en alterna. Si usamos el rango de 0 a 10V de alterna y la aguja marca 5 cuando se ubica justo sobre la rayita roja, la tensin ser de 5V de alterna (se est midiendo el valor eficaz de la tensin). Para saber cunto vale cada divisin de la escala usada segn el rango indicado por la llave, deben tenerse en cuenta las mismas consideraciones realizadas anterior- mente. En algunos multmetros existe una escala especial de tensin alterna para usar con el rango de 2,5V (AC 2,5V). En ese rango, cada divisin vale 0,05V.

2.4 El Multmetro Como Ampermetro

Para transformar un instrumento de bobina mvil en un ampermetro para medir corrientes mayores que la corriente de deflexin a plenaescala, debe conectarse un resistor "shunt" en paralelo con el galvanmetro, de forma similar a lo mostrado en la figura 5. Si queremos que el ampermetro mida como mximo 100mA, cuando la bobina soporta 100A, ser (vea la figura 6):

I = Ishunt+ Idpe

100 mA = Ishunt+ 0,1mA

Lo que nos lleva a:

Ishunt= 100 - 0,1 = 99,9mA

La tensin a travs del galvanmetro se calcula:

V = Idpe x Rb = 0,1 mA x 500 = 0,05V

Donde Rb = Resistencia de la bobina.

Rshunt =0,5005

Se utilizan ampermetros de varias escalas, por ejemplo, 5mA, 50mA, 500mA, 10A, etc. y los rangos pueden seleccionarse mediante una llave selectora como muestra la figura 7.

2.5 Como Hacer Mediciones

En primer lugar se coloca la punta roja en el terminal positivo del instrumento y la punta negra en el terminal negativo. Luego debemos intercalar el ampermetro en el circuito de modo que la corriente pase por l; es decir que el ampermetro debe conectase en serie con los dems componentes del circuito en los que se quiere medir la corriente, tal como se muestra en la figura 8.

El circuito fue abierto a fin de conectar las puntas de prueba del ampermetro, de manera que el instrumento quede en serie con el circuito.

Cuando no conocemos el valor de la corriente que vamos a medir, debemos colocar la llave selectora en el rango ms alto de corriente y luego ver cmo deflexiona la aguja; si es muy poco, significa que la corriente es ms baja de lo que esperbamos y entonces pasamos al rango inmediato inferior; si ocurre lo mismo, volvemos a bajar de rango, y as sucesivamente hasta que la aguja se ubique aproximadamente en la parte superior de la escala. Tambin debemos observar en qu sentido tiende a girar la aguja: si lo hace hacia la izquierda, por debajo de cero, debemos invertir la conexin de las puntas de prueba para que la deflexin de la aguja ocurra en sentido horario. Para leer el valor de la corriente debemos utilizar las escalas marcadas en negro. Supongamos que nuestro multmetro tiene las siguientes escalas y rangos del ampermetro: ___________________________________Escalas Rangos del Ampermetro0 - 5 0 - 50A 0 10 0 - 5mA 0 5 0 - 50mA 0 5 0 - 500mA 0 10 0 - 10mA ___________________________________Si usamos el rango de 0 a 50A, debemos usar la escala que va de 0 a 5 y multiplicar el resultado de la medicin por 10 y corre la coma un lugar hacia la derecha. Para el caso en que la aguja se ubique en una posicin intermedia entre dos marcas de corriente; debemos conocer el valor de cada divisin, como de 0 a 1 existen 10 di- visiones, cada una valdr 0,1A, pero como adems debemos multiplicar por 10, cada una valdr 1A.Por ejemplo, si la aguja indica tres divisiones por encima de 3, el valor ser:

30 A + (3 div) x 1 A = 33 A.

Si usamos el rango de 0 a 5mA, se usa directamente la escala que va de 0 a 5, de manera que si la aguja marca 2 divisiones por encima de 4, el valor de la corriente ser de 4,2mA, ya que cada divisin vale 0,1mA.

Si usamos el rango que va de 0 a 50mA, debemos usar la escala de 0 a 5 y multiplicar el resultado obtenido por 10. Como de 0 a 1 hay 10 divisiones, cada una vale 0,1mA, pero como debemos multiplicar por 10, cada divisin vale 1mA. Por ejemplo, si la aguja indica 3 divisiones por encima de 2, el valor ser:

20mA + (3 div) x 1mA = 23mA.

Si usamos el rango que va de 0 a 10A, debemos insertar la punta de prueba roja en la entrada correspondiente a 10 A, y leer directamente en la escala que va de 0 a 10. El mismo procedimiento debe ser aplicado para cualquier otro rango.

2.6 El Multmetro Como hmetro

Para esta funcin el instrumento tiene una fuente de tensin continua de 1,5V (pila de cinc-carbn) u otro valor, para generar una corriente cuyo valor depender de la resistencia del circuito, y que ser medida por la bobina. En la figura 9 se muestra el circuito del instrumento como hmetro.

Siempre se debe calibrar el instrumento con la perilla "ajuste del hmetro". Se usa la escala superior, que crece numricamente de derecha a izquierda para leer los valores de resistencia expresados en . Para realizar la calibracin las puntas de prueba deben ponerse en contacto, lo cual significa poner un corto circuito entre los terminales del instrumento, esto implica que la resistencia conectada externamente al hmetro es nula en estas condiciones, y por lo tanto la aguja debe marcar 0. Para ello se vara el potencimetro "ohm adjust" -en ingls-, hasta que la aguja, se ubique justo en el "0"; en ese momento, estar circulando por la bobina del instrumento, la corriente de deflexin a plena escala. Cuando se conectan las puntas de prueba a un resistor R, la corriente por el galvanmetro disminuir en una proporcin que depende del valor de R; de ah que la es- cala de resistencia aumente en sentido contrario al de corriente. Para medir resistores de distinto valor, existen 2 o 3 rangos en la mayora de los hmetros marcados de la siguiente manera: x 1, x 10, x 100 y x 1 k. Si la llave selectora est en "x 1", el valor ledo ser directamente en ; si est en "x 10", debemos multiplicar el valor medido por 10 para tener el valor correcto en ; y si est en "x 1 k", la lectura directa nos da el valor correcto de resistencia en k. Puede suceder que al calibrar el hmetro, la aguja no llegue a cero; en ese caso, es necesario medir la tensin de la pila, porque puede estar gastada, y si se no es el caso, el problema puede deberse a la bobina o a un componente del circuito del hmetro en mal estado. Si la pila est gastada, debemos reemplazarla por una nueva. Los tster digitales presentan la medida sobre un display que es una pequea pantalla que muestra nmeros y unidades. En general poseen caractersticas superiores a los analgicos. La figura 10 muestra el aspecto de un tster digital. Estos instrumentos, al igual que los analgicos, poseen varios rangos de medida seleccionables por medio de una llave selectora o botonera.

Otros modelos son "AUTO RANGO", es decir, el instrumento "sabe" cuando debe cambiar de rango en funcin de lo que est midiendo y automticamente cambia de rango de medida; en estos casos slo hay que darle al instrumento la indicacin de lo que se est midiendo (tensiones, corrientes, resistencias). Para saber el valor de una resistencia, leyendo el cdigo de colores de una resistencia se sabe la lectura que se debe obtener al medir el componente con un multmetro, luego se coloca la llave selectora del instrumento en la posicin adecuada, se ajusta el "cero ohm" con el potencimetro del multmetro segn lo explicado recientemente, se juntan las puntas de prueba y, colocando una punta de prueba en cada terminal del resistor "sin tocar ambas puntas con las manos", se mide el componente. La figura 11 muestra la forma de hacer la medicin.

Si el valor del resistor no coincidiera con el que indica el cdigo de colores o con el circuito del que se lo ha sacado, porque se ha borrado el cdigo de colores, significa que el componente est en mal estado .Los resistores normalmente "se abren", es decir, presentan resistencias muy elevadas al deteriorarse. En la figura 1 hemos mostrado cmo es la escala de un multmetro analgico clsico. Para medir resistencias se utiliza la escala superior (en color verde en el grfico), de modo que, una vez realizada la lectura del componente, se debe multiplicar el valor que marca la aguja por el rango que establece la llave selectora. Por ejemplo, si la aguja se detiene en 15 y la llave selectora est en el rango Rx10, estamos en presencia de un resistor de 150.

Lectura x Rango = Valor del resistor 15 x 10 = 150

Si usted realiza la medicin con un multmetro digital, en el display se muestra directamente el valor medido de forma que no deber realizar la interpretacin de la lectura de la escala y tampoco tiene que multiplicar la lectura por el rango. Esto significa que es ms fcil y seguro medir resistencias con un multmetro digital (e incluso el valor medido ser ms exacto). Si el valor del resistor no coincidiera con el que indica el cdigo de colores o el circuito del que se lo ha sacado, si es que se ha borrado el cdigo de colores, significa que el componente est en mal estado. Los resistores normalmente "se abren", es decir, presentan resistencias muy elevadas al deteriorarse.

3. Desarrollo experimental

Para el desarrollo del laboratorio, tenamos unos resistores con sus respectivos colores cada uno y un multmetro, con la ayuda de la tabla de colores hicimos tericamente la medicin de cada resistor y despus procedimos a medirlo con el multmetro para verificar que estaba correcta la medicin hecha tericamente, despus de ellos pasamos a compartir los datos entre los de la mesa para comparar y verificar.

En la segunda ocasin utilizamos el multmetro para medir el voltaje de un regulador de voltaje, primero medimos el de uno variable, verificamos que fuera el valor correspondiente al que deca el regulador, despues pasamos a medir el voltaje de un regulador con un voltaje constante, verificando que si fuese correspondiente al que deca el regulador.

4. Datos obtenidos del laboratorio.

Imagen 1. Tabla de Notacion Cientifica

Resistencia C1C2C3C4Valor

1rojoamarilloMarron Dorado470005%

2AmarillovioletaamarilloDorado2405%

3Marron verdeMarrondorado1505%

4verdemarrondoradodorado5,15%

Tabla 1. Datos dados tericamente.ResistenciaObtencin con Multmetro

150000

2236

3154.1

45,4

Tabla 2. Datos dados por multmetro

y = (X) m+n(b), y cal = m x+b

y*x = (Ex2) m+ (x) b

y x yx X2

50000470002350x1062209x106

23624056640576x102

154150231x10223,716

5,45,127,5426,01

Tabla 3. En la tabla se ubicaron los valores de X y Y.

y = 50395,4x = 47395.1yx = 2350079768

1. 50395,4 = (47395,1) m + 4b2. 2350079769 = (2246295504) m + 47395,1bRemplazamos 1.

Reemplazamos en 2.

2350079768 = (2246295504)

2350079768 =

2350079768 = 2384023134b + 47395,1b

2350079768 = 2384070529b

B = 0,98

m = 50395,4 = 47395,1m + 3,94

m =

m = 1.06

% de Desviacin

Ycal = 1,06 (47000) + 0,98 = 49820,98 1,06 (240) + 0,98 = 255,38 1,06 (150) + 0,98 = 159,98 1,06 (5,1) + 0,98 = 6,386

1.

2.

3.

4.

4.1Anlisis Para la experiencia de los resistores al hallar los clculos de manera terica y con el multmetro pudimos ver que en dos de los resistores se cumpli la tolerancia, porque fue menor del 5%.En la segunda experiencia realizada en el laboratorio al poner las puntas del multmetro en la fuente de poder fija se puede ver que las puntas tienen que ir en un orden especfico, que es la entrada positiva con la punta roja y la entrada negativa con la punta negra, porque solamente as da el voltaje con el signo positivo, ya que el voltaje es directo, en el caso de la fuente de poder variable y l toma corriente pudimos darnos cuenta que al aplicar el mismo proceso y pudimos darnos cuenta que de la forma que quisiramos medirlo la lectura del multmetro que daba era positivo, esto quiere decir que la corriente es alterna por lo tanto no tiene polaridad.

5. Conclusiones

Mediante la utilizacin de herramientas que calculan, resistencia elctrica, voltaje y amperaje de determinado equipo, y aplicacin de clculos matemticos muy simples, hicimos una comparacin de lo que sera, el valor terico, ya sea de una resistencia o de la cantidad de voltaje que arroja un regulador de voltaje, ya sea constante o variable. Nos dimos cuenta que el valor obtenidos mediante clculos presenta una pequea variacin a lo que arroja la herramienta de precisin como lo es el multmetro, aunque la herramienta sea utilizada para mayor eficacia, al momento de comprobar dicha eficacia es necesario aplicar estos clculos simples. Segn el porcentaje de variacin de lo que sera el valor real y el terico, podemos observar que es de muy bajo porcentaje, por lo tanto da eficacia y facilidad al utilizarlo..

7.Bibliografa

1. http://valetron.eresmas.net/MEDIDASCONELPOLIMETRO.PDF2. http://es.slideshare.net/torimatcordova/el-multimetro-264822663. http://fedeta.org/web_publicaciones/guias/Manual%20del%20Mult%C3%ADmetro.pdf4. http://www.circuitoselectronicos.org/2007/11/el-multmetro-digital-tester-digital-o_10.html