DEPARTAMENTO DE FÍSICA APLICADA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS AGRÓNOMOS Y DE MONTES UNIERSIDAD DE CÓRDOBA FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERIA QUINTA SESIÓN DE PRÁCTICAS 7.- Utilizción del Polímetro y reconocimiento de resistencis. 8.- Circuito de corriente continu.
7.- Utilizción del Polímetro y reconocimiento de resistencis. Ojetivo: Conocer y mnejr el código de colores pr el reconocimiento de resistencis. Utilizción de polímetro pr l medid de resistencis. Mteril: Pnel de entrenmiento, tl de código de colores en resistencis, polímetro. Fundmento: Reconocimiento de resistencis. Ls resistencis son fricds en un grn vriedd de forms y tmños. En ls más grndes, el vlor de l resistenci se imprime directmente en el cuerpo de l resistenci, pero en ls más pequeñs, por rzones de flt de espcio, esto no se puede hcer y se recurre un código de colores. Sore ests resistencis se pintn uns nds de colores (Figur 7-1). Cd color represent un número que se utiliz pr otener el vlor finl de l resistenci. Ls dos primers nds indicn ls dos primers cifrs del vlor de l resistenci, l tercer nd indic por cuánto hy que multiplicr el vlor nterior pr Figur 7-1. Bnds de colores en un resistenci. otener el vlor finl, y l curt nd nos indic el mrgen de incertidumre o tolernci del vlor otenido. Así, el vlor de l resistenci se otiene plicndo l siguiente expresión: R = (AB x C) D L Tl 7-1 muestr el significdo del código de colores utilizdo. Ejemplo: Si un resistenci tiene ls siguiente nds de colores: rojo mrillo verde oro 2 4 5 +/- 5 % L resistenci tiene un vlor de 2400,000 Ohmios +/- 5 % El vlor máximo de est resistenci puede ser: 25200,000 Ω El vlor mínimo de est resistenci puede ser: 22800,000 Ω L resistenci puede tener culquier vlor entre el máximo y mínimo clculdos 7-1
Color 1ª y 2ª nd 3ª nd 4ª nd 1ª y 2ª cifr significtiv Fctor multiplicdor Tolernci plt 0.01 +/- 10 oro 0.1 +/- 5 negro 0 x 1 +/- 20 mrrón 1 x 10 +/- 1 rojo 2 x 100 +/- 2 nrnj 3 x 1,000 +/- 3 mrillo 4 x 10,000 +/- 4 verde 5 x 100,000 zul 6 x 1,000,000 violet 7 gris 8 x 0.1 lnco 9 x 0.01 Tl 7-1. Código de colores en resistencis. Mnejo del polímetro digitl en corriente continu. El polímetro es un instrumento pr l medid de ls mgnitudes eléctrics de un circuito: resistenci de un conductor, fuerz electromotriz del generdor (fem), diferenci de potencil (ddp) entre dos puntos, intensidd de corriente que circul por un resistenci o un rm. Ests tres últims mgnitudes se pueden medir tnto si se tiene un circuito en corriente continu como si es de corriente ltern. Ls diferentes mgnitudes que puede medir un polímetro se seleccionn medinte un conmutdor que posee en su cr frontl, y pr conectr el polímetro l circuito se dispone de un pr de cles: uno de color negro y otro de color rojo. Cd posición que puede ocupr el conmutdor, pr cd un de ls mgnitudes, signific el vlor máxim que se puede medir en es posición. Por ello, l lectur decud será en l posición de vlor máximo menor en l que se consig tener medid, con el ojeto de tener l máxim precisión en dich medid. Figur 7-2. Esquem de Polímetro DM830L. A continución se indic l posición del conmutdor y l conexión de los cles (punts de medid) según ls mgnitudes que se desee medir: 7-2
Medid de resistencis: Situr el conmutdor en l posición OHM, y conectr el cle negro en el orne COM (orne negtivo) y el cle rojo en el orne / orne positivo) Pr medir un resistenci, dee estr desconectd de culquier circuito. Tocr con cd punt de medid cd extremo de l resistenci. Girr el conmutdor prtiendo de l mínim posición hst otener un lectur en el disply. Medid de fem y ddp en corriente continu: Situr el conmutdor en l posición =, y conectr el cle negro en el orne COM (orne negtivo) y el cle rojo en el orne / orne positivo). Toc con cd punt de medid cd uno de los puntos entre los que se quier determinr l diferenci de potencil, esto es, colocr el polímetro en el circuito en prlelo. Girr el conmutdor prtiendo de l mínim posición hst otener un lectur en el disply. Medid de intensidd de corriente continu: Situr el conmutdor en l posición A =, y conectr el cle negro en el orne COM (orne negtivo) y el cle rojo en el orne A orne positivo). Pr medir l intensidd de corriente que circul por un resistenci, un rm o un circuito, el polímetro se conect en serie, esto es: se cort o elimin un cle de l rm o del circuito y en su lugr se conect el polímetro. Método: (i) Hcer un esquem de ls resistencis que constituyen el pnel de entrenmiento disponile, indicndo un número pr cd un de ls resistencis. (ii) Leer el vlor teórico de ls resistencis utilizndo el código de colores (R t ( )). (iii) Clculr l tolernci de dicho vlor teórico. (iv) Medir con el polímetro el vlor rel de cd resistenci (R r ( )). (v) Clculr l diferenci reltiv (%) entre ms lecturs, comprondo que est diferenci es menor que l tolernci. Rr Rt Dif (%) 100 R t 7-3
Resultdos: Esquem Medids: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1ª cifr 2ª cifr Fctor Mult. Toler. % R t ( ) R r ( ) Dif(%) 7-4
Cuestiones: 1. Explique cómo se hn de medir ls mgnitudes resistenci, tensión e intensidd con el polímetro. Diuje esquems. 7-5
8.- Circuito de corriente continu. Asocición de resistencis. Ojetivo: Utilizción del polímetro pr l medid de tensiones e intensiddes. Compror l resistenci equivlente de sociciones en serie y prlelo. Mteril: Pnel de entrenmiento, fuente de tensión de corriente continu, polímetro, cles de conexión. Fundmento: 1.- Asocición de resistencis. Un circuito complejo formdo por vris resistencis puede menudo reducirse un circuito simple formdo por un resistenci únic llmd resistenci equivlente, de mner que puede ser nlizdo utilizndo: ) l relción correspondiente l ley de Ohm: ) ls regls de socición de resistencis en serie y en prlelo. Tles regls se demuestrn del siguiente modo: I R eq (8.1) Resistencis en serie: R 1 R 2 R c 3 d Aplicndo l ley de Ohm pr cd resistenci: i R i c c d 1 R i 2 R i 3 R R R i R i 1 2 3 eq Figur 8-1. Asocición de resistencis en serie Entonces, l resistenci equivlente de un conexión en serie de resistencis es l sum lgeric de ls resistencis individules y siempre es myor que culquier de dichs resistencis (Figur 8-1). R R R R eq 1 2 3 (8.2) 8-1
Resistencis en prlelo. i 3 R 3 En este cso, ls tres resistencis están sometids l mism cíd de tensión: R i i 1 1 1 R i i 2 2 2 R i i 3 3 3 R 1 R R 2 3 i 2 i i 1 R 2 R 1 Figur 8-2. Asocición de resistencis en prlelo. Como i i i i i 1 2 3 1 1 1 R R R R 1 2 3 eq Entonces, el inverso de l resistenci equivlente de dos o más resistencis conectds en prlelo es l sum lgeric de los inversos de ls resistencis individules, y l resistenci equivlente es siempre menor que l más pequeñ de l resistenci del grupo (Figur 8-2). 1 1 1 1 R R R R eq 1 2 3 (8.3) Método: Dtos del circuito: R 1 = 1200, R 2 = 2700, R 3 = 27000, = 12 1. Resistencis en serie. (i) (ii) (iii) (iv) Relice el montje de l Figur 8-1, con ls resistencis R 1, R 2 y R 3, sin poner l fuente de tensión. Mid con el polímetro l resistenci equivlente del sistem de ls tres resistencis en serie. Compruee nlíticmente el resultdo otenido en el punto nterior, medinte l expresión (8.2). Conectndo l fuente de tensión, mid con el polímetro ls cíds de tensión en cd resistenci :, c, cd (v) Qué relción existe entre, c, cd y? (vi) (vii) Mid con el polímetro l intensidd i generd por l fuente de tensión. Compruee que se cumple l ley de Ohm en el circuito. 8-2
2. Resistencis en prlelo. (viii) Relice el montje de l Figur 8-2, con ls resistencis R 1, R 2 y R 3, sin poner l fuente de tensión. (ix) (x) (xi) Mid con el polímetro l resistenci equivlente del sistem de ls tres resistencis en prlelo. Compruee nlíticmente el resultdo otenido en el punto nterior, medinte l expresión (8.3). Conectndo l fuente de tensión, mid con el polímetro ls cíds de tensión en cd resistenci: en cd resistenci (xii) Qué relción existe entre ls cíds de tensión en cd resistenci y? (xiii) Mid con el polímetro l intensidd i generd por l fuente de tensión. (xiv) Compruee que se cumple l ley de Ohm en el circuito. 8-3
Cálculos y resultdos: 1. Resistencis en serie. R 1 ( ) = ()= R 2 ( ) = R eq ( ) = c ()= R 3 ( ) = cd ()= Comproción medinte expresión (8.2): Qué relción existe entre, c, cd y? i(a)= Comproción ley de Ohm: 2. Resistencis en prlelo. R 1 ( ) = ()= R 2 ( ) = R eq ( ) = ()= R 3 ( ) = ()= Comproción medinte expresión (8.3): Qué relción existe entre ls cíds de tensión en cd resistenci y? i(a)= Comproción ley de Ohm: 8-4
Cuestiones: 1. Determinr l resistenci equivlente entre los puntos A y C del sistem representdo continución: A 100 B i 2 i 3 200 250 C i 1 20 2. Clculr, plicndo l ley de Ohm, l intensidd i 1 que suministr el generdor 8-5