LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N 4 MEDIDAS DE RESISTENCIA ANDREA CAROLINA CUADRO JACOME CAROLINA PATRICIA HERRERA DAVID LUIS GUILLERMO VALLE ROJAS

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1 LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N 4 MEDIDAS DE RESISTENCIA ANDREA CAROLINA CUADRO JACOME CAROLINA PATRICIA HERRERA DAVID LUIS GUILLERMO VALLE ROJAS JULIO ELIAS VASQUEZ ROJAS JORGE LEONARDO PADILLA CORDOBA PROF. JUAN PACHECO FERNANDEZ GRUPO 12 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS VALLEDUPAR CESAR 2015

2 INTRODUCCION En el siguiente laboratorio haremos mediciones de resistencias por medio de código de colores y óhmetro. La resistencia de un circuito eléctrico determina corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio (Ω). Sabiendo que la ley de ohm nos dice que la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su resistencia Se utilizan muchas resistencias en circuitos electrónicos, en este caso nos ocuparemos de las resistencias fijas, es decir de las que tienen un valor fijo, determinado en el proceso de fabricación.

3 OBJETIVO GENERAL Medir resistencias utilizando dos métodos: el del código de colores y directamente con el óhmetro. Así como estudiar la diferencia entre las medidas de dos o más resistencias cuando éstas se colocan en series o en paralelo utilizando el protoboard.

4 MARCO TEORICO Medida de una resistencia: Una resistencia se puede medir directamente utilizando un tester análogo o digital utilizándolo en la posición con el símbolo colores el cual nos indica por medios de bandas el valor de esta con una tolerancia determinada. En la segunda parte de la experiencia se determinara el valor de algunas resistencias utilizando el código de colores que se presenta a continuación. Negro 0 Marrón 1 Rojo 2 Naranja 3 Amarillo 4 Verde 5 Azul 6 Violeta 7 Gris 8 Blanco 9 Dorado 5% de tolerancia Plateado 10% de tolerancia Sin color 20% de tolerancia Código de colores para resistencias Tipos de resistencias: Las resistencias de usos más difundidos son las pirolíticas.que consisten en una capa de compuesto conductor parecido al carbón, el grafito, depositada sobre un pequeño cilindro conductor; tiene dos contactos en los extremos y el cilindro se graba en forma espiral para lograr la resistencia indicada Posteriormente se recubre de una capa aislante, sobre la que se marcan las Bandas de colores Fig. 1: Resistencias. También se usan con frecuencia las de película metálica, que, desde el punto de vista constructivo, son muy parecidas a las anteriores, salvo en que la capa conductora es de una aleación metálica. Otro tipo de resistencia muy utilizada es

5 la resistencia bobina, que se utilizan para potencias elevadas; suelen utiliza a partir de los 4w y suelen ser vitrificadas o estar dentro de una forma cerámica. Suelen emitir bastante calor durante su funcionamiento. Fig. 2: Resistencias de hilo bobinado Otras resistencias son Resistencias de hilo bobinado Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico. Fig. 3: Resistencia de película de óxido metálico. Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.

6 Fig. 4: Resistencias de película de óxido metálico. Unidades de medidas: La unidad de medida es el ohmio que se representa por la letra griega Ω. También es frecuente la utilización de múltiplos y submúltiplos. La letra K sustituye al punto de los miles y la letra M al de los millones. Cuando se utiliza la K o la M no se escriben los ceros situados a la derecha. Ej., una resistencia de ohmios se represente en todas las ocasiones y especialmente en los esquemas por 10K y no se escribe el símbolo Ω; una resistencia de 5600 Ω se representa por 5K6 y una resistencia de Ωse representa por 1M2. En ocasiones y para valores bajos, puede aparecer en el esquema de algún equipo 4R7 en vez de 4,7Ω. El marcado: Las resistencias de pequeño tamaño se marcan con un código de barras que identifica su valor de resistencia y su tolerancia. El color del cuerpo de estas resistencias puede variar de color según el modelo y el fabricante, puede ser de color marrón, verde, azul arena, etc. Las resistencias de mayor tamaño, es decir las que disipan una mayor potencia, tienen marcado directamente en cifras su valor y tolerancia y suelen incluir también el anagrama del fabricante y la fecha de fabricación. Resistencias de bajo valor: Las resistencias de bajo valor se marcan de la misma manera, pero hay que tener en cuenta que, si la tercera banda es de color oro, hay que dividir entre 10 y, si es de color plata, hay que dividir entre 100. Por ej.: si los colores son marrón, rojo, oro y oro. Las dos primeras cifras 12, la banda La resistencia total del conjunto es RAB = RCA + R + RCB donde: RCA = RCB: resistencias de contacto, debida a los caminos conductores entre el terminal de contacto y el resistor propiamente dicho. R: Resistor.

7 Fig. 5: Resistencia en un conjunto.

8 4. MATERIALES Y EQUIPOS 1 multímetro (UT 33C) 10 resistencias de diferentes rangos 2 resistencias variables o reóstatos protoboard Modelo Z4-201

9 PROCEDIMIENTO, ANALISIS Y RESULTADOS Primera Parte: manejo y reconocimiento del protoboard Para esta primera parte se verificó cuales eran los puntos continuos en el tablero del protoboard para esto se hizo lo siguiente: Se escogió uno de los tableros centrales del protoboard y se colocaron dos resistencias primero en puntos que hacían parte de la misma columna y luego en puntos que hacían parte de la misma fila y se ubicó cada terminal del multimetro en cada resistencia (previamente ubicada la perrilla de dicho multimetro en el símbolo de sonido) así: Columnas Filas Fig 6. Protoboard con resistencias en tableros centrales Al colocar las resistencias en la misma columna el multímetro generó un sonido y la pantalla de éste mostró un número diferente de 1, demostrándose así la continuidad de los puntos del tablero en la misma columna. Caso contrario ocurrió cuando se colocaron las resistencias en fila, ya que el multímetro no generó ningún sonido y la pantalla marcó 1 lo que demuestra que el sistema está abierto y por lo tanto no hay continuidad, se repitió el procedimiento en varios puntos y en ambos tableros centrales y el resultado fue el mismo. Luego se repitió el procedimiento anterior, esta vez en los tableros externos, obteniendo los siguientes resultados:

10 Columnas Filas Fig. 7: Protoboard con resistencias en tableros externos En este caso ocurrió lo contrario que en los tableros centrales, al colocar las resistencias en una misma columna el multímetro no generó ningún sonido y marcó en su pantalla 1, lo que demuestra que en el tablero externo no hay continuidad en los puntos de una misma columna; al colocar las resistencias en una misma fila el multímetro generó un sonido y marcó un numero diferente de 1, lo que significa que el sistema si es continuo en los puntos de una misma fila en el tablero externo, se repitió el procedimiento varias veces y en ambos tableros externos obteniendo el mismo resultado. A continuación se muestra un esquema en el que se explica visualmente como se establece la continuidad en el protoboard

11 Fig. 8: Parte delantera y trasera del protoboard Protoboard de uso temporal formado por un aislante (bloques de plástico perforados) y un conductor (generalmente una aleación de cobre estaño y fósforo) que conecta los diversos orificios entre si. En conclusión el protoboard, breadboard o simplemente placa de pruebas es utilizado para construir prototipos de circuitos electrónicos con o sin soldadura, normalmente para la realización de pruebas experimentales, su importancia radica en que permite la comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial. Es importante que exista continuidad en los puntos del protoboard si lo que se quiere es que la corriente eléctrica se transporte libre y continuamente por el sistema.

12 Segunda Parte: Medidas de resistencia Se tomaron 10 resistencias y se determinó su valor utilizando el código de colores así: MEDIDA DE RESISTENCIAS POR CODIGO DE COLORES Para calcular el valor aproximado de una resistencia si no se cuenta con un óhmetro se hace mediante la siguiente ecuación: R= ab * 10 c = n FORMULA GENRAL Luego n*d Entonces n (n*d) < R < n + (n*d) Donde R es la resistencia, a es el valor del color 1, b es el valor del color 2, c el valor del color 3 y d es el valor del color 4. COLOR VALOR Negro 0 Marrón 1 Rojo 2 Naranja 3 TABLA DE CODIGO DE COLORES Amarillo 4 Verde 5 Azul 6 Violeta 7

13 Gris 8 Blanco 9 CUARTO COLOR (indica el porcentaje de error) Dorado Plateado Sin color 5% de tolerancia 10% de tolerancia 20% de tolerancia IMAGEN RESISTENCIA COLOR 1 COLOR 2 COLOR 3 COLOR 4 1 Gris Rojo Amarillo Dorado Valor = 8 Valor = 2 Valor = 4 Valor = 5% 2 Rojo 82 * 10 4 =820,000 Luego 820,000 * 0.05 = 41,000 Entonces 820,000 ± 41,000 ( las resistencias están en Megas ) Rojo Marron Dorado Valor = 2 Valor = 2 Valor = 1 Valor = 5% 22 * 10 1 = 220 Luego 220* 0.05 = 11 Entonces

14 220 ± 11 3 ( las resistencias están en ohmios Ω ) Amarillo Violeta Marron Dorado Valor = 4 Valor = 7 Valor = 1 Valor = 5% 47* 10 1 = 470 Luego 470 * 0.05 = 23.5 Entonces 470 ± ( las resistencias están en ohmios Ω ) Marron Negro Rojo Dorado Valor = 1 Valor = 0 Valor = 2 Valor = 5% 10 * 10 2 = 1,000 Luego 1000* 0.05 = 50 Entonces 1000± 50 5 ( las resistencias están en ohmios Ω ) Naranja Naranja Naranja Dorado Valor = 3 Valor = 3 Valor = 3 Valor = 5% 33 * 10 3 = 33,000

15 Luego 33,000 * 0.05 = 1,650 Entonces 33,000 ± 1,650 ( las resistencias están en K) 6 Rojo Violeta Marron Dorado Valor = 2 Valor = 7 Valor = 1 Valor = 5% 27 * 10 1 = 270 Luego 270* 0.05 = 13.5 Entonces 270± ( las resistencias están en ohmios Ω ) Verde Marron Roja Dorado Valor = 5 Valor = 1 Valor = 2 Valor = 5% 51 * 10 2 = 5,100 Luego 5,100* 0.05 = 225 Entonces 5,100 ± 225 ( las resistencias están en K) 8

16 Marron Negro Marron Dorado Valor = 1 Valor = 0 Valor = 1 Valor = 5% 10* 10 1 = 100 Luego 100* 0.05 = 5 Entonces 100 ± 5 9 ( las resistencias están en ohmios Ω ) Rojo Rojo verde Dorado Valor = 2 Valor = 2 Valor = 5 Valor = 5% 10 Rojo 22 * 10 5 = 2,200,000 Luego 2,200,000* 0.05 = 110,000 Entonces 2,200, 000± 110,000 ( las resistencias están en Megas) Rojo Rojo Sin color Valor = 2 Valor = 2 Valor = 2 Valor = 20% 22 * 10 2 = 2,200 Luego 2,200* 0.20 = 440 Entonces

17 2,200 ± 440 ( las resistencias están en K) Tabla 1. Medidas de resistencias por colores NOTA (Generalmente no se utilizan en tercer color de la resistencia el violeta, gris y blanco, ya que sus valores son los mas altos y generarían un valor superior a los 20,000,000 ohmios en la resistencia y solo se cuenta en el laboratorio con multimetros que miden hasta 20 M (20,000,000 ohmios) Luego utilizando un multimetro se verificaron los valores de las resistencias MEDIDA DE RESISTENCIAS CON EL MULTIMETRO RESISTENCIA MEDIDA CON MULTIMETRO Ω Ω Ω Ω K Ω K Ω Megas K Tabla 2. Medidas de resistencia con el multímetro Al analizar los resultados obtenidos con el código de colores y el multímetro se puede concluir fácilmente que el multímetro tiene más precisión a la hora de determinar el valor de cada resistencia, ya que este generó un valor fijo en cada

18 medida, en cambio a través del código de colores se presentó un rango en el que debía estar dicha resistencia pero no se conocía su valor exacto, presentando un margen de error de acuerdo al cuarto color, en este caso 5% de tolerancia (dorado) o 20% de tolerancia (sin color). En conclusión y por obvias razones el método más confiable para medir el valor de las resistencias es el multímetro Existe una relación entre la longitud y grosor de las resistencias con las potencias de estas, ya que esta potencia aumenta conforme es mayor su longitud y aumenta además cuando disminuye su grosor o sección transversal Luego se tomó una resistencia variable (reóstato) y se midió con el multímetro sus valores mínimos y máximos, obteniéndose los siguientes resultados: Cuando se colocó un terminal del multímetro en el centro de la resistencia y el otro terminal en un extremo de esta, y se movió el graduador, en la pantalla del multímetro se observaron el valor mínimo que es 3.0 Ω y el valor máximo que es K, por lo que su escala es de 10 k, y se pudo demostrar claramente que esta resistencia es variable cuando los terminales del multímetro se colocan uno en el centro y el otro en un extremo de la resistencia. Luego se colocó un terminal del multímetro en un extremo de la resistencia y el otro terminal en el otro extremo y se movió el regulador, se observó que el multímetro generó siempre el mismo valor k por lo que cuando se ubican las terminales del multímetro en los extremos de la resistencia esta actúa como una resistencia fija.

19 Fig. 9: Resistencia variable Luego se utilizaron dos resistencias distintas pero del mismo orden de magnitud (es decir, el tercer color el mismo) y se determinó el valor de resistencia de cada una de ellas y de las mismas cuando se las conecta, utilizando el protoboard, en una configuración a) en serie y b) en paralelo. Obteniendo los siguientes resultados: Resistencia 1 (R1) Resistencia 2 (R2) Valor: 270 Ω Valor: 220 Ω Tabla 3. Resistencias de igual orden de magnitud Fig 10: Resistencias en serie y paralelo

20 a) En serie: Fig. 11: Resistencias en serie a) En serie Como R1= 270 Ω y R2= 220 Ω, y teóricamente la resistencia total de un circuito en serie es: R= R1+R2, entonces: R= 270 Ω Ω R= 490 Ω Al medir con en multímetro la resistencia total fue de Ω mostrando un error relativo de 0.4 ohmios.

21 Imagen 12. Resistencias en paralelo b) En paralelo: Teóricamente la resistencia total de un circuito en paralelo es: Entonces: R = R1 R2 R1 + R2 R = 270 Ω 220 Ω = Ω 270 Ω Ω Al medir con el multímetro el resultado fue de Ω mostrando un error relativo de 0.17 ohmios.

22 CONCLUSIONES En el desarrollo de esta práctica logramos determinar el valor de una resistencia por medio de los métodos estudiados, comprobando que el multímetro tiene una mayor precisión ya que genera un valor fijo a diferencia del código de colores que nos muestra rangos. Al medir un reóstato se pudo demostrar claramente que esta resistencia es variable cuando los terminales del multímetro se colocan uno en el centro y el otro en un extremo de la resistencia. Con el desarrollo de esta práctica también logramos conocer el funcionamiento de los instrumentos requeridos para medición de resistencias como el protoboard.

23 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Serway, Raymond A. FÍSICA 4 edición Fecha de consulta: 25 de marzo del Fecha de consulta: 25 de marzo del Fecha de consulta: 25 de marzo del 2013