Informe N°1 de Dispositivos Electrónicos

7/18/2019 Informe N°1 de Dispositivos Electrónicos

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Laboratorio de Dispositivos Electrónicos

I. TEMA: INSTRUMENTACIÓN DE CORRIENTE CONTINUA

II. OBJETIVOS:

a) Conocer el error que por efecto de carga produce un Voltímetro.

b) Conocer el error que por efecto de carga produce un Amperímetro.c) Determinar los errores que se producen por la conexión de instrumentos en un circuito.

III. INTRODUCCIÓN TEORICA:

VOLTIMETRO

Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se utiliza a fin de medir, de maneradirecta o indirecta, la diferencia potencial entre dos

puntos de un circuito eléctrico.

Su mecanismo se halla basado en el principio del

galvanómetro. Una bobina de inducción muy sensible, que

puede ser única para las corrientes continuas, o dobles para

las alternas, genera el paso de la corriente un campo

magnético inductivo, cuyas atracciones o repulsiones son

captados por una agua que oscila sobre un cuadrante

graduado en el que pueden leerse f!cilmente las

diferencias de potencial respectivas.

SENSIBILIDAD EN EL VOLTIMETRO:

"a sensibilidad de un voltímetro se e#presa de acuerdo con el número de ohmios

por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. $ientras mayor sea este

número, menor efecto de carga tendr! el instrumento sobre la medición. %ara que

un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y

esto se obtiene mediante alta resistencia.




AMPERIMETRO

&s un aparato o instrumento que permite medir la

intensidad de corriente eléctrica, presentando

directamente sobre su escala calibrada las unidadesempleadas para ello denominadas amperios o bien

fracciones de amperios, la medida deseada.

Su funcionamiento est! basado en uno de los

principios fundamentales del electromagnetismo que

en su forma m!s simple nos indica que cualquier

corriente eléctrica pasa por un hilo conductor produce

un campo magnético alrededor del mismo 'similar al

campo magnético de un im!n(,cuya fuerza depende de

la intensidad de la corriente que circule.

SENSIBILIDAD EN EL AMPERIMETRO:

"a sensibilidad se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios

que debe de fluir por la bobina para producir la desviación completa. Si un

instrumento tiene una sensibilidad de ) m*, es necesario ) m* para producir la

desviación completa.

IV. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

a) Fuente de corriente continua de voltaje

ajustable

b) Voltímetro analógico de C.C

c) iliamperímetro analógico de C.C




d) icroamperímetro analógico de C.C

e) !esistores fijos

f) ultímetro digital

g) Cables de conectores cocodrilo

banano



V2 12V

V. PROCEDIMIENTO

1. Llenar la Tabla 1 !n l!" #al!re" $e l!" re"%"&!re" a '"ar.

"abla #$ Valores de los resistores fijos utili%ados

Re"%"&!r (() 1*+ ) ,-+ ) 1 ) *.1 ) 1+ ) *1 ) 1++ )Te/r%! && ' #( ' *+ ' #, ' (.#, ' #, ' (#, ' #, '

Pr0&%! && ' #-.& ' */ ' +- ' (.#, ' +./, ' (.0, ' +/.0, '

(. De&er%na%/n $el err!r 2'e 3!r e4e&! $e ar5a 3r!$'e 'n #!l&6e&r!.

a) Armar el siguiente circuito$

b7 Determinar teóricamente el voltaje que debería medir el voltímetro sin efecto de carga.

!espuesta$

1tili%amos la le2 de 34m5 para 4allar la corriente del circuito 2 posteriormente el voltaje

que debería medir el voltímetro.

Parahallarla corrienteI : I =V

R=

12

5.1 K +10 K =0.7947mA

R1=5.1KΩ

R2=10KΩ

Figura 1.



Calculamose l voltajeenR2V 2= I ( R2 )=(0.7947mA ) (10 KΩ)=7.94V

∴V 2=7.94 V

c) Conectar el voltímetro seg6n se muestra en la figura. 7eleccionar la escala m8s apropiada para

poder leer el voltaje medido con la ma2or claridad posible. Anotar este valor.

Valor medido por el voltímetro$ 0./-V

d) Cambiar de escala en el voltímetro a un rango superior. Anotar el valor medido por elvoltímetro. 9lenar la tabla &.

"abla & con Voltímetro Analógico

V" 8#7 1+ ,+ 1++ ,

V( 81+ )7 (./ V 0./- V .( V :::

V( 81++ )7 #.( V *.( V (.# V .0& V

e) Cambiar los valores de las resistencias !# a (#, ' 2 !& a # , ' respectivamente.!epetir el procedimiento anterior 2 comparar los resultados obtenidos con la "abla &.

V" 8#7 1+ ,+ 1++ ,

V( 81++ 9)7 #.( V *.( V (.# V .0& V

f) Calcular el error debido al voltímetro conociendo la sensibilidad de este. Comparar estos

valores calculados con los valores medidos

g) edir los voltajes en los pasos anteriores 4aciendo uso tambi;n del multímetro como

voltímetro. 9lenar la tabla *. <xplicar los resultados.

"abla *$ con ultímetro Digital

V"8#7 ,+ ,++ &e/r%!



V( 81+ 9)7 .0- v .0 v .+- v

V( 81++ 9)7 .0/ v .( v .+- v

,. De&er%na%/n $el err!r %n&r!$'%$! 3!r 'n a3er6e&r! en el %r'%&!.

a7 Armar el siguiente circuito:

b) Determinar teóricamente la corriente que deber8 medir el amperímetro en su ausencia.

Por laLey deOhm : I =V

R=

1V

1kΩ=1mA

c) Conectar el miliamperimetro seg6n se muestra en la figura &. 7eleccionar la escala masapropiada para poder leer la intensidad de corriente medida con la ma2or claridad posible.

Anotar este valor en la tabla - =cambiar ! a #(' para rangos ≥ #mA.)

Valor de escala *mA

d) Cambiar de escala en el miliamperimetro aun rango superior5 anotar el valor medido por el

miliamperimetro5 llenando la "abla -.

e) Cambiar el valor del voltaje de la fuente a 5& voltios.> cambiar ! a *+'. 7eleccionar la

escala de intensidad de corriente m8s apropiada para poder leer la corriente medida conma2or claridad posible. Anotar este valor. ? anotar este valor en la tabla -. =cambiar ! a

&&'id)

f) Cambiar de escala en el miliamperimetro aun rango superior5 anotar el valor medido por el

miliamperimetro5 llenando la "abla -.

V @ #V

! @ # '

Figura &.



"abla -$ Con iliamperimetro Analogico

V fuente I A (mA) 1+ ,+ 1++ I8&e!r%!7

a 1.+V I81*+)7 .mA .mA ./mA

e +.(V I8(()7 .*mA /.mA /.&mA +.+mA

g) Ballar el error debido al miliamperimetro conociendo su sensibilidad 2 voltaje de operación5

comparar estos valores calculados con los valores medidos.

4) !epetir el paso * 4aciendo uso del icroamperimetro seg6n lo pedido en la tabla ( 2

llenarla> usando Vf@.*v.

"abla ($ Con icroamperimetro analogico

fuenteV A=A) * # * =teórico)

5*V =#,E)&-/

)= A µ

#0)= A µ

/.#)= A µ *A

e 5&V =*+E)&(

)= A µ

#0)= A µ

0()= A µ (#& A

i) Cambiar el valor de ! a (.#,'5 repetir el paso * usando el microamperimetro seg6n lo

pedido emn la tabla 0 2 lenarla> usando Vf@.*v.

"abla 0$ Con icroamperimetro analogico


5*V =(.#,E)-

)= A µ

&0)= A µ :::

e 5&V =(.#,E)&(

)= A µ

#./)= A µ

&.()= A µ

VI. DATOS OBTENIDOS"abla #$ Valores de los resistores fijos utili%ados

Re"%"&!r (() 1*+ ) ,-+ ) 1 ) *.1 ) 1+ ) *1 ) 1++ )

Te/r%! && ' #( ' *+ ' #, ' (.#, ' #, ' (#, ' #, '

Pr0&%! && ' #-.& ' */ ' +- ' (.#, ' +./, ' (.0, ' +/.0, '

0.00mA



"abla & con Voltímetro Analógico

V" 8#7 1+ ,+ 1++ ,

V( 81+ )7 (./ V 0./- V .( V :::

V( 81++ )7 #.( V *.( V (.# V .0& V

"abla *$ con ultímetro Digital

V"8#7 ,+ ,++ &e/r%!

V( 81+ 9)7 .0- v .0 v .+- v

V( 81++ 9)7 .0/ v .( v .+- v

"abla -$ Con iliamperimetro Analogico

V fuente I A (mA) 1+ ,+ 1++ I8&e!r%!7

a 1.+V I81*+)7 .mA .mA ./mA

e +.(V I8(()7 .*mA /.mA /.&mA +.+mA

"abla ($ Con icroamperimetro analogico


5*V =#,E)&-/

)= A µ

#0)= A µ

/.#)= A µ *A

e 5&V =*+E)&(

)= A µ

#0)= A µ

0()= A µ (#& A

"abla 0$ Con icroamperimetro analogico


5*V =(.#,E)-

)= A µ

&0)= A µ :::

e 5&V =(.#,E)&(

)= A µ

#./)= A µ

&.()= A µ

0.00mA



VII. CUESTIONARIO INAL:

1. ;C/! #ar6a el err!r %n&r!$'%$! 3!r el #!l&6e&r! en el %r'%&! $e la 4%5'ra1'an$! "e #ar6a la e"ala $e #!l&a<e=

( )

+++

=

V

V V

R

R R R R R R

R R R

RV e&#

&#&#

&#

&.

Ca"! a:

9a sensibilidad del voltímetro es 7@# 'V.

! # @ (.# ,'

! & @ # ,'

<7CA9A #v =V7)

9a resistencia interna total del voltímetro es$

!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #- '

eV @ &.#0 2 eVG @ .&(*G

<7CA9A *v =V7)


!v @ 7 =Vs) @ #=*) @ *.#- '

eV @ ./- 2 eVG @ .##&G

<7CA9A #v =V7)


!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #( '

eV@ .&(+ 2 eVG @ .*&0G



Ca"! e:

9a sensibilidad del voltímetro es 7@# 'V.

! # @ (# ,'

! & @ # ,'

<7CA9A *v =V7)


!v @ 7 =Vs) @ #=*) @ * '

eV @ .&+ 2 eVG @ .+#*G

<7CA9A #v =V7)


!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #- '

eV @ 0.#*#( 2 eVG @ .#(G

<7CA9A *v =V7)


!v @ 7 =Vs) @ #=*) @ *.#- '

eV @ -.&/ 2 eVG @ .(&+(G

<7CA9A #v =V7)


!v @ 7 =Vs) @ #=#) @ #( '

eV @ &.0- 2 eVG @ .&(&

(. ;'0n$! "e 3re"en&a a>!r err!r 3!r la !ne%!n $el #!l&%e&r! al %r'%&! $e la

4%5'ra 1=. E?3l%2'e la" a'"a" $e ell!@ e?a%nan$! a > e !3ara&%#aen&e.

Caso “a” $se presentó menor error para la

resistencia de # , Ω

a la escala de (./v con



un valor de la fuente de # voltio> 2a que cuanto

m8s pequeHa sea el voltaje de deflexión de plenaescala ser8 ma2or la sensibilidad del voltímetro.

Caso “e” $

7e presentó ma2or error para la resistenciade #,

Ω a la escala de (.#V en el voltímetro con un

valor de la fuente de # voltios> debido a la resistencia

utili%ada5 los cables que se usaron 2 el estado de los conectores.

,. !C/! #ar%a el err!r %n&r!$'%$! 3!r el a3er6e&r! en el %r'%&! $e la 4%5'ra ('an$! "e #ar%a la e"ala $e !rr%en&e= 8a"!" a > e 3!r "e3ara$!7.

"#uente $a %&'(&) 10 *0 100 %'teóricos

)1.0 " a %' 150 ) + m* + m* +., m* -.--+(&0.2 " e %' 22 ) +.* m* , m* ,.2 m* .00(&

&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro tenemos+

( ) A

A

A

R R R

RV e

+

=.

R I V R A −=

Caso a:

"a sensibilidad del amperímetro es .) -Ω/.

/ 0 ) -Ω

0 )v.

Escala de 10 mA+

"a resistencia interna total del amperímetro es+

R A=| 1

7×10−3−150|=7.142

Ω



Entonces por #ór(ula para allar el error introducido por el

a(per/(etro tene(os

( ) A

A

A

R R R

RV e

+

=.

=

1×7.142

150× (150+7.142 )=3.029×10

−4

A

Escala de 30 mA:


R A=| 1

7×10−3−150|=7.142

Ω

&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el amperímetro

tenemos

( ) A

A

A

R R R

RV e

+

=.

=

1×7.142

150× (150+7.142 )=3.029×10

−4

A

Escala de 100 mA:

"a resistencia interna total del amperímetro es

R A=| 1

6.7×10−3−150|=0.746

Ω


tenemos+

( ) A

A

A

R R R

RV e

+

=.

=

1×0.746

150× (150+0.746 )=3.299×10

−5

A

Caso e:

"a sensibilidad del amperímetro es .) -Ω1.

/ 0 22Ω

0 .2v.



Escala de 10 mA:


R A=

0.2

7.3×10−3−22=5.397

Ω


tenemos+

( ) A

A

A

R R R

RV e

+

=.

=

0.2×5.397

22× (22+5.397 )=1.790×10

−3

A

Escala de 30 mA:


R A= 0.2

8×10−3−22=3

Ω


tenemos+

( ) A

A A

R R R

RV e

+

=.

=

0.2×3

22× (22+3 )=1.090×10

−3

A

Escala de 100 mA:


R A= 0.2

8.2×10−3−22=2.3902

Ω


tenemos+

( ) A

A

A

R R R

RV e

+

=.

=

0.2×2.3902

22× (22+2.3902 )=8.908×10

−4

A



4. !C'0n$! "e 3re"en&a a>!r err!r 3!r la !ne?%/n $el a3er6e&r! al %r'%&! $e la

4%5'ra (= E?3l%ar la" a'"a" $e ell! 8e?a%nan$! a"!" a > e7.

Iara el caso JaK se presentó menor error para la resistencia de #( , Ω 3a la escala de

#mA en el miliamperímetro con un valor de la fuente de #. voltio> porque cuanto m8s pequeHa sea la corriente de deflexión de plena escala ser8 ma2or la sensibilidad del

miliamperímetro.

Iara el caso JeK se presentó ma2or error para la resistencia de &&Ω 3a la escala de #mA

en el miliamperímetro con un valor de la fuente de .& voltios> debido a la resistencia

utili%ada5 el estado de los conectores 2 cables del que fueron uso.

*. ;C!n '0l %n"&r'en&! "e 3re"en&/ a>!r err!r@ !n el #!l&6e&r! ! !n el'l&6e&r!= E?3l%ar la" a'"a" $e ell!.

Con el Voltímetro 2a que 4a2 un margen de error ma2or que el ultímetro. 7e presentan tres

errores$

Irimero5 la mec8nica del dispositivo 4ace que sea inexacta. 9a inexactitud aumenta a

medida que se mueve a la i%quierda a trav;s de la escala.

7egundo5 cometer errores al contar las graduaciones marcadas es f8cil5 sobre todo si tu

8ngulo de observación no es perpendicular.

"ercero5 las escalas puede introducir inexactitudes insidiosas. <star en la escala incorrecta>

por ejemplo5 AC en lugar de DC es el m8s obvio de ellos.



. E?3l%ar l! "'e$%$! !n el %r!a3er6e&r! en la" Tabla" * > @ %n$%an$! "'"#al!re" $e re"%"&en%a %n&erna 3ara a$a ran5!. ;'0l e" el #al!r re"%"&%#! $ele$%$!r $e b!b%na /#%l=

&ntonces por fórmula para hallar el error introducido por el micro amperímetro

tenemos+

( ) A

A

A

R R R

RV e

+= .

&ntonces por fórmula calculamos el valor resistivo del medidor de bobina móvil+

S R I R A Am = 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

3Caso h:

"a sensibilidad del micro amperímetro es )14u51.

/ 0 )- 5

0 .4v

Para escala de 3000+

"a resistencia interna total del micro amperímetro es+

RA= 0.3

248 x10−6−1000=209.677

6allando la resistencia del medidor de bobina móvil+

Rm=(248 x 10−6 ) (209.677 )( 130)=0.0017

Escala de 1000 mA:


RA= 0.3

160 x10−6 −1000=875


fuente %a. 7*'u*( 4 ) 4 7'teóricos(

.4 h. 7' )- ( 289 ): 9.) 4;*

.2 e. 7' 4<

(

2= ): := =)2;*



Rm=(160 x 10−6 ) (875)( 130 )=0.0046

Escala de 300 mA:


RA= 0.3

80.1 x10−6−1000=2745.318


Rm=(80.1 x 10−6 ) (2745.318 )( 130 )=0.0073

Caso e:

"a sensibilidad del micro amperímetro es )14u5 1./ 0 4<

0 .2v

Escala de 3000 mA:


RA= 0.2

250 x10−6−390=410


Rm=(250 x 10−6 ) (410)( 130 )=0.0034

o Escala de 1000 mA:


RA= 0.2

160 x10−6−390=860


Rm=(160 x 10−6 ) (860)( 130 )=0.0045



Escala de 300 mA:

"a resistencia interna total del voltímetro es+

RA= 0.2

65 x10−6−390=2686.9


Rm=(65 x 10−6 ) (2686.9 )( 130)=0.0058

TABLA 6:

"a

sensibilidad del micro amperímetro es )14 51.

Caso h:

/ 0 =.)- 5

0 .4v

Escala de 300+


RA= 0.3

40 x 10−6−5100=2400


Rm=(40 x10−6 ) (2400 )( 130 )=0.0032

Escala de 100 mA:


RA= 0.3

26 x10−6−5100=6438.46


"#uente $a. %&'u&) *00 100 *0 %'teóricos)

0.* " . %' 5.1K ) 0 2- ### =< ;*0.2 " e. %' 5.1K ) 25 1+., 20.5 4< ;*



Rm=(26 x10−6 ) (6438.46 )( 130)=0.0055

Caso e:

/ 0 =.)-

0 .2v

Escala de 300 mA:


RA= 0.2

25 x10−6−5100=2900


Rm=(25 x 10−6

) (2900 )( 1

30 )=0.0024

Escala de 100 mA:


RA= 0.2

17.8 x10−6 −5100=6135.95


Rm=

(17.8

x10−6

) (6135.95

)( 1

30

)=0.0036

Escala de 30 mA:


RA= 0.2

20.5 x10−6 −5100=4656.09


Rm=(20.5 x 10−6 ) (4656.09 )

(

1

30

)=0.0031



VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

C3LC9173L<7$

M<n lecturas de voltaje o intensidad el multímetro digital tiene ma2or precisión que un

analógico.

M7i deseamos medir el voltaje5 colocamos el voltímetro en paralelo debido a que presenta

alta resistencia 2 la corriente no fluir8 por ;l.

M7i deseamos medir la corriente5 colocamos el amperímetro en serie debido a que presenta

baja resistencia 2 la corriente fluir8 por ;l registrando su valor.

M9a sensibilidad de un instrumento es ma2or cuando la corriente de deflexión de plena escala

es pequeHa.

M9os valores obtenidos por los instrumentos tienen poco porcentaje de error cuando susensibilidad es alta.

!<C3<LDAC3L<7$

M<n toda lectura es recomendable tener en cuenta la resistencia interna del instrumento para

evitar cometer errores.

M<s importante ver la sensibilidad del instrumento para poder conocer la resistencia interna

del instrumento.

I. BIBLIORAIA

MC!C1"37 <9<C"!C37 DorfM7voboda5

ta(edición5 Alfaomega grupo editor5 ;xico5

&*.

M"<3!A D< C!C1"37 ? D7I37"V37 <9<C"!3LC37 No2lestadMLas4els25 /va

edicion5 Iearson educación5 exico5 &*.

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