MEDIDAS ELÉCTRICAS: POLÍMETROS

Transcripción

1 MEDIDAS ELÉCTRICAS: POLÍMETROS Objetivos: Medir V, I y R en un circuito elemental, utilizando el polímetro analógico y el polímetro digital. Deducir el valor de la resistencia a partir del código de colores. Comprobar la Ley de Ohm. Material: Polímetro analógico y polímetro digital, resistencias, pila, placa y cables de conexión. 1. Fundamento teórico Las magnitudes eléctricas pueden medirse directamente mediante aparatos de medidas eléctricas, tales como amperímetro, voltímetro, ohmímetro..., o deducirse por métodos indirectos aplicando las leyes físicas que nos relacionan la magnitud deseada con otras conocidas o que podamos medir. La ley de Ohm nos da la relación entre tensión, intensidad y resistencia eléctrica en un conductor óhmico y establece que el valor de la de corriente I en el mismo es proporcional a la diferencia de potencial V entre sus extremos, siendo la constante de proporcionalidad el inverso de la R del conductor: V I = R Los polímetros son instrumentos que pueden realizar medidas de diversas magnitudes eléctricas. Esto es posible debido a que están dotados de diferentes circuitos eléctricos que seleccionamos dependiendo de la magnitud eléctrica que queramos medir y el orden de magnitud de su valor. En los polímetros analógicos el valor de la medida eléctrica nos lo indica una aguja que se mueve sobre una escala graduada. Por el contrario, los polímetros digitales nos dan directamente el valor numérico en una pantalla, siendo mucho más cómodos de manejar. A pesar de la gran variedad de modelos, los distintos aspectos generales relacionados con el manejo, tanto de los polímetros como de los voltímetros, amperímetros u óhmetros, son básicamente los mismos independientemente de que sean analógicos o digitales. A continuación repasamos los aspectos básicos que hemos de tener en cuenta a la hora de realizar una medida de intensidad, tensión o resistencia independientemente del instrumento concreto que estemos utilizando. Para el uso correcto del instrumento que vayamos a utilizar es necesario la lectura detenida del manual de instrucciones que lo acompaña. Medida de Intensidades Para medir intensidades hemos de conectar el amperímetro en serie con el elemento por el cual queremos saber qué intensidad de corriente circula, de esta forma por el amperímetro circulará la misma intensidad de corriente que por el elemento. Con el fin de no alterar las características del circuito donde se toma la medida, los amperímetros tienen una 1

2 resistencia interna pequeña. Medida de tensiones Para medir tensiones conectamos el voltímetro en paralelo entre los puntos cuya diferencia de potencial queremos medir, así la diferencia de potencial entre sus terminales será la misma que entre dichos puntos. Con el fin de no alterar las características del circuito y que la derivación de intensidad a través del voltímetros sea despreciable, éstos tienen una resistencia interna grande. Medida de resistencias Para medir resistencias, el óhmetro aplica una diferencia de potencial entre sus terminales mediante una pila interna de valor conocido, mide el valor de la intensidad que circula y nos indica el valor de la resistencia eléctrica existente entre los terminales, que deduce por la ley de Ohm. Por ello para medir resistencias el circuito debe estar abierto, es decir la resistencia no debe estar alimentada por ninguna otra fuente para no alterar el resultado de la medida Observaciones generales para el uso de polímetros 1) Comprobar que tanto los conectores como los selectores del polímetro estén en las posiciones adecuadas de acuerdo con la magnitud que se quiere medir: tensión, intensidad o resistencia. 2) Elegir cuidadosamente la escala para la magnitud que se quiere medir. Los valores numéricos de las diferentes escalas indican el valor máximo de la magnitud correspondiente que se puede medir en dicha escala. En caso de que el número aparezca precedido por el símbolo, éste indica el factor por el que hemos de multiplicar el resultado de la lectura. Cuanto más pequeña es la escala con más precisión obtendremos la medida, pero nunca debemos pasar a una escala menor del valor que vamos a medir pues dañaríamos el instrumento. Si no conocemos previamente el orden de magnitud del valor de la medida, debemos empezar por la escala más alta, e ir bajando paulatinamente hasta que se efectúe la lectura de forma precisa. 3) Antes de efectuar una medida, comprobar que la aguja coincida con el cero de la escala. Si no es así, hemos de ajustar el cero antes de medir. 4) Al medir intensidades y tensiones de corriente continua tener cuidado con la polaridad,para facilitar la identificación usar el conector rojo para el polo + y el negro para el 5) No conectar el polímetro en paralelo con una fuente de tensión cuando se pretenda medir resistencias o intensidades, ya que este error puede resultar fatal para el circuito medidor del aparato. 6) No prolongar demasiado el tiempo de medida. 2

3 Código de color de resistencias Los valores de las resistencias, vienen indicados en éstas mediante un código de color estándar adoptado por los fabricantes. El código consiste en la utilización de unas bandas de color, cuyos valores numéricos se dan en la tabla adjunta. La primera banda es la más próxima a uno de los extremos. Si hay cuatro bandas será más fácil identificar la última pues siempre será Oro o Plata. El color de la primera franja indica la primera cifra significativa de la resistencia. El color de la segunda, indica la segunda cifra significativa. El color de la tercera indica el factor multiplicador (número de ceros que hay que añadir, o posición de la coma decimal). El color de la cuarta indica la tolerancia. Si no existe cuarta banda, la tolerancia es del 20 %. Resistencias, EIA y MIL Multiplicador Tolerancia, % Cifras significativas Color ,1 0, Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Oro Plata Sin color 3

4 Método experimental: I. POLÍMETRO ANALÓGICO: Con el polímetro analógico realizar las siguientes operaciones: Medida de resistencias: a) Conectar los terminales al polímetro en las posiciones indicadas por el mismo para medida de resistencias en "COM" (polaridad ) y en "Ω" (polaridad +). b) Seleccionar con el interruptor de polaridad del polímetro la posición "Ω". c) Seleccionar la escala mayor de Resistencias en el polímetro, señalando con el selector el mayor número que aparezca bajo el indicativo de "Ω". Aquí cuando se selecciona por ejemplo la escala x10 indica que todos los números que aparecen en la escala de Ohmios quedan automáticamente multiplicados por 10. d) Unir directamente los dos terminales del polímetro. Girar el botón de ajuste ("0ΩADJ") hasta que la aguja coincida con el 0 de la escala de ohmios. Esto es lo que se conoce como el Ajuste del cero. (Si no se `puede ajustar a cero, avisar al Profesor hace falta cambiar las pilas del polímetro) e) Conectar ahora los dos terminales del polímetro a cada uno de los extremos de la resistencia (que debe estar sin conectar a ninguna fuente), y observar la zona donde se detiene la aguja del polímetro. f) Repetir los pasos c), d) y e) anteriores, utilizando cada vez la escala siguiente de Resistencias y anotar las lecturas realizadas en cada escala con su correspondiente precisión. g) A la vista de los resultados obtenidos, elegir como escala adecuada para tomar la medida aquella en que la resistencia se ha obtenido con más precisión (generalmente aquélla donde la aguja se detuvo en la zona intermedia de la escala. Medida de Diferencia de Potencial (Tensión): a) Conectar la resistencia a la pila. b) Conectar los terminales al polímetro en las posiciones indicadas por el mismo para medida de tensión: COM (polaridad ) y V (polaridad +). c) Seleccionar con el interruptor de polaridad del polímetro la posición "+ (DC)". d) Seleccionar la escala mayor de Tensiones en el polímetro, señalando con el selector el mayor número que aparezca bajo el indicativo "V (DC)" (Voltios en corriente continua). Aquí cuando se selecciona por ejemplo la escala 100 (u otra potencia de 10) indica que nos fijaremos en la escala de V cuyo último número es 10 que para nosotros hará las veces de 100, y así el resto de números. Si se selecciona la escala 30 (u otro múltiplo de 3) entonces nos fijaremos en la escala que termina en 3 que en esta escala hará las veces de 30, y así el resto de números. e) Conectar ahora los dos terminales del polímetro a cada uno de los extremos de la Resistencia, de forma que el terminal que sale del "COM" del polímetro contacte con el punto más cercano al borne 4

5 negativo de la pila y observar la zona donde se detiene la aguja del polímetro. f) Repetir el apartado anterior, utilizando cada vez la escala siguiente de Tensión y anotar las lecturas realizadas en cada escala con su correspondiente precisión. g) A la vista de los resultados obtenidos, elegir como escala adecuada para tomar la medida aquella en que la tensión se ha obtenido con más precisión (generalmente aquélla donde la aguja se detuvo en la zona intermedia de la escala). Medida de Intensidades: a) Seleccionar con el interruptor de polaridad del polímetro la posición "+ (DC)". b) Conectar el terminal de polaridad en COM y el terminal de polaridad + según el rango de intensidad que se vaya a medir. c) Seleccionar la escala mayor de Intensidades en el polímetro, señalando con el selector el mayor número que aparezca bajo el indicativo "A (DC)" (Amperios en corriente continua).aquí cuando se selecciona por ejemplo la escala 100 (u otra potencia de 10) indica que nos fijaremos en la escala de A cuyo último número es 10 que para nosotros hará las veces de 100, y así el resto de números. Si se selecciona la escala 30 (u otro múltiplo de 3) entonces nos fijaremos en la escala que termina en 3 que en esta escala hará las veces de 30, y así el resto de números. c) Abrir el circuito del montaje anterior separando por ejemplo el cable unido al borne negativo de la pila y conectar en dicho borne el terminal del polímetro unido al "COM", y el otro terminal del polímetro conectarlo al extremo del cable que ha quedado libre. y observar la zona donde se detiene la aguja del polímetro. d) Repetir el apartado anterior, utilizando cada vez la escala siguiente de Intensidad y anotar las lecturas realizadas en cada escala con su correspondiente precisión. e) A la vista de los resultados obtenidos, elegir como escala adecuada para tomar la medida aquella en que la intensidad se ha obtenido con más precisión (generalmente aquélla donde la aguja se detuvo en la zona intermedia de la escala. II. POLÍMETRO DIGITAL: Utilizar ahora el polímetro digital y volver a repetir todos los apartados realizados con el polímetro analógico, pero teniendo en cuenta las siguientes puntualizaciones: 1) El polímetro digital no tiene interruptor de polaridad, por tanto los apartados que hacen referencia a dicho interruptor en las medidas de R (apdo. b), V (apdo. c) e I (apdo. a) no se realizan en este caso. 2) Cuando se miden resistencias ahora no hay que hacer el llamado ajuste del cero, como se hizo con el polímetro analógico, es decir en este caso no se realiza el paso d descrito en la medición de resistencias. 3) La aclaración respecto al significado de los números de las escalas que se hacía para la V y la I no 5

6 es válida en este caso, pues la pantalla del polímetro da ahora la información numérica directa. 4) Obsérvese que según se desee medir R, V ó I hay que cambiar la conexión al polímetro de uno de sus terminales como queda indicado claramente en el propio polímetro. 5) Siempre en todos los casos debemos empezar cada medida seleccionando la escala mayor hasta llegar a la escala adecuada según la posibilidad que nos permita nuestro polímetro. 6) Al repetir las medidas debéis volver a anotar las nuevas medidas de R, V e I obtenidas con el polímetro digital, así como sus precisiones. III. Código de colores: a) Utilizando el Código de color de las Resistencias, determinar el valor de la resistencia indicado por el fabricante. 6

7 MEDIDAS ELÉCTRICAS: POLÍMETROS Especialidad... grupo... fecha NOMBRE... Medidas Experimentales I. Polímetro Analógico 1. Medida de resistencia: Escala Lectura Precisión R ± R (Ω) R =(... ±...) ( ) r (R) = Medida de Tensión: Escala Lectura Precisión V ± V ( ) V =(... ±...) ( ) r (V) = Medida de Intensidad Escala Lectura Precisión I ± I ( ) I=(... ±...) ( ) r (I)=...

8 II. Polímetro Digital 1. Medida de resistencia: Escala R ± R ( ) R =(... ±...) ( ) r (R) = Medida de Tensión: Escala V ± V ( ) V =(... ±...) ( ) r (V) = Medida de Intensidad Escala I ± I ( ) I =(... ±...) ( ) r (I) =... II. Valor de la Resistencia R obtenido utilizando el código de colores Banda Color R código de colores =... ( ) Tolerancia =...% R código de colores = (... ±...) ( ) CUESTIONES 1. A partir de los valores experimentales de tensión y resistencia obtenidos con el polímetro analógico, deducir mediante la Ley de Ohm el valor de la intensidad I T ± I y su r (I T ). 2. A partir de los valores experimentales de tensión y resistencia obtenidos con el polímetro digital, deducir mediante la Ley de Ohm el valor de la intensidad I T ± I y su r (I T ). 3. Comparar los valores obtenidos de la intensidad en las medidas directas e indirectas. Comentar el resultado obtenido.