PRACTICA Nº 2 TIPOS Y METODOS DE MEDICION. INSTRUMENTOS DE LABORATORIO PARA MEDICIONES DC

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1 UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR DPTO. ELECTRONICA Y CIRCUITOS LAB. MEDICIONES ELECTRICAS EC1281 PRACTICA Nº 2 TIPOS Y METODOS DE MEDICION. INSTRUMENTOS DE LABORATORIO PARA MEDICIONES DC OBJETIVO Familiarizar al estudiante con los conceptos fundamentales sobre mediciones eléctricas (tipos y métodos de medición, tipos de errores, cálculo de errores porcentuales) y con las características y el uso de los instrumentos de medición básicos disponibles en el laboratorio: Voltímetros, amperímetros y multímetros, para realizar mediciones directas o indirectas de voltaje, corriente y potencia, en circuitos alimentados con fuentes DC, a fin de comprobar las Leyes de Kirchhoff y la conservación de la potencia. PREPARACION 1.- Explique la diferencia entre medición directa e indirecta. 2.- Describa un ejemplo de un método de medición por deflexión y uno por detección de cero. 3.- Describa diferentes experimentos donde se aplique el método de comparación, el de sustitución y el diferencial. 4.- Defina los tipos de errores que se pueden cometer durante el proceso de medición (Errores grandes y Errores sistemáticos: Del instrumento, del método utilizado, ambientales y de observación) e indique como evitar o corregir cada uno de ellos. 5.- Defina los conceptos de exactitud, precisión, error, corrección, resolución, sensibilidad, gama, escala, linealidad, eficiencia y respuesta dinámica (incluyendo error dinámico, tiempo de respuesta, tiempo nulo y sobrealcance) para cualquiera de los instrumentos disponibles en el laboratorio. 6.- Describa un método para determinar la resistencia interna de las escalas de un amperímetro. Especifique cuidadosamente las precauciones que se deben tomar para no dañar el instrumento. 7.- Describa un método para determinar la linealidad de las escalas del amperímetro. 8.- Indique como se usa el parámetro Ω/V de un voltímetro para determinar la resistencia interna de cada escala. 9.- Dado el circuito de la Figura 1, si se conecta una resistencia en serie con R1, indique si la 15

2 disminuye y si la potencia disipada por R1 aumenta o disminuye. Calcule los voltajes y corrientes con Figura 1 Figura Dado el circuito de la Figura 1, si se conecta una resistencia en paralelo con R1, indique si la disminuye y si la potencia disipada por R1 aumenta o disminuye. Calcule los voltajes y corrientes con 11.- Dado el circuito de la Figura 1, si se conecta una cortocircuito entre A y B, indique si la disminuye y si la potencia disipada por R1 aumenta o disminuye. Calcule los voltajes y corrientes con 12.- Dado el circuito de la Figura 2, calcule teóricamente los voltajes, corrientes y potencias en cada uno de los elementos del circuito, utilizando 13.- Prepare las tablas necesarias para registrar la gama y las características (resolución, sensibilidad, linealidad, resistencia interna) del amperímetro disponible en por lo menos tres de sus escalas Prepare las tablas necesarias para registrar la gama y las características (resolución, sensibilidad, linealidad, resistencia interna) del voltímetro disponible en por lo menos tres de sus escalas Prepare las tablas necesarias para registrar la lectura del amperímetro y del voltímetro del circuito de la Figura 1 en su condición inicial, cuando se le agrega una resistencia en serie con R1, cunado se le agrega una resistencia en papralelo con R1 y cuando se coloca un cortocircuito entre A y B Prepare las tablas necesarias para registrar los valores teóricos y experimentales, y el error porcentual entre ambos, para cada una de las corrientes, los voltajes y las potencias de todos los componentes del circuito de la Figura 2. 16

3 TRABAJO EN EL LABORATORIO. I. Recuerde firmar la hoja de asistencia en la posición correspondiente al mesón que ocupa. II. Nada más llegar al laboratorio, debe encender el mesón. III. Caracterización de instrumentos 1.- Determine la gama y las características fundamentales del amperímetro que tienen a su disposición: resolución y sensibilidad en tres de las escalas. 2.- Determine la resistencia interna de tres de las escalas del amperímetro. (Tenga cuidado con la polaridad del amperímetro al conectarlo en el circuito). La información sobre las diferentes resistencias internas le será útil para corregir los errores sistemáticos que pueda cometer al realizar otras mediciones durante esta práctica. 3.- Calcule la linealidad del amperímetro en dos escalas. Para ello debe ayudarse con otro amperímetro que se va a considerar patrón. Monte un circuito con los dos amperímetros, la fuente DC y una resistencia de protección y realice las mediciones necesarias en la parte baja y alta de cada una de las escalas para obtener los datos que le permitan calcular la linealidad. 4.- Repita el punto 1 para el voltímetro que tiene a su disposición. 5.- Determine la resistencia interna de cada una de las escalas del voltímetro utilizando la característica Ω/V. disposición. 6.- Identifique las diferentes mediciones que puede realizar con el multímetro a su IV. Conceptos fundamentales sobre voltaje, corriente y potencia. 1.- Monte el circuito de la Figura 1 con los valores indicados. 2.- Registre la lectura del amperímetro y del voltímetro y anote la escala de cada instrumento en la que está realizando la medición. 3.- Registre la lectura del amperímetro y del voltímetro cuando se conecta en serie con R1 una resistencia del valor indicado, y anote la escala de cada instrumento en la que está realizando la medición. 4.- Registre la lectura del amperímetro y del voltímetro cuando se conecta en paralelo con R1 una resistencia del valor indicado, y anote la escala de cada instrumento en la que está realizando la medición. 5.- Registre la lectura del amperímetro y del voltímetro cuando se conecta un cortocircuito entre los puntos A y B, y anote la escala de cada instrumento en la que está realizando la medición. 17

4 V. Comprobación de las Leyes de Kirchhoff y la conservación de la potencia. 1.- Monte el circuito de la Figura 2 con los valores indicados. 2.- Mida con el voltímetro el voltaje en cada uno de los componentes y anote la escala en la que está realizando la medición. Tenga cuidado con la polaridad del instrumento al conectarlo en paralelo con los componentes. 3.- Mida con el amperímetro la corriente en cada resistencia y anote la escala en la que está realizando la medición. Tenga cuidado con la polaridad del instrumento al conectarlo en serie con los componentes. VI. Al finalizar todas las mediciones, muéstrelas a su profesor. VII. Recuerde dejar el mesón ordenado al terminar la práctica. INFORME. NOTA: Recuerde que todo Informe debe atenerse a las normas generales establecidas. I.- En el Marco Teórico, haga un resumen de una página sobre los conceptos fundamentales relacionados con los tipos y métodos de medición y con los tipos de errores que pueden cometerse, así como los procedimientos para evitarlos o corregirlos. En una segunda página, haga una breve descripción del Galvanómetro de D Arsonval y del principio de construcción de amperímetros y voltímetros analógicos. II. En la Metodología, describa muy brevemente los circuitos y los procedimientos de medición utilizados, indicando los valores nominales de los componentes empleados. III. En los Resultados, además de colocar los datos obtenidos en el laboratorio, calcule las potencias consumidas por las resistencias del circuito de la Figura 2 y los errores porcentuales de los valores experimentales con respecto a los valores teóricos esperados, en todos los casos en que esto sea posible. IV. En el análisis de Resultados, haga las comparaciones pertinentes entre los resultados obtenidos y los esperados al realizar las diferentes mediciones sobre el circuito de la Figura 1, haga las comparaciones pertinentes entre los resultados esperados y los obtenidos en el circuito de la Figura 2, y compruebe las Leyes de Kirchhoff y la conservación de la potencia a partir de los resultados experimentales. Utilice la información relativa a las características del los instrumentos de medición utilizados para explicar cualquier discrepancia enter los valores esperados y los obtenidos. V. En las Conclusiones, indique sus conclusiones generales sobre los experimentos realizados. VI. En los Comentarios finales, indique el grado en que Ud. considera que ha alcanzado los objetivos de la práctica. 18

5 VII. Recuerde anexar los Pre-Informes de los miembros del grupo. BIBLIOGRAFIA. 1.- Laboratorios de Circuitos Electrónicos, Guía Teórica, 2ª versión o versión electrónica, en la página Prof. María Isabel Giménez de Guzmán. USB. 2.- Manuales de las Fuentes de Poder y los generadores de funciones disponibles en el Laboratorio C. 3.- Análisis básico de Circuitos Eléctricos, Quinta Edición. Johnson, Hilburn, Johnson y Scott. Prentice Hall. 4.- Introduction to Electric Circuits. Dorf. Wiley. 19