PRACTICA 02 LEY DE OHM OBJETIVOS 1. Comprobar la Ley de Ohm en un Reóstato, en DC. 2. Estudiar el comportamiento de una lámpara incandescente. 3. Realizar mediciones empleando métodos técnicos e industriales. 4. Medir corrientes y voltajes directos en un circuito DC. 5. Interpretar la pendiente en un grafico de Voltaje vs. Corriente. 6. Comprobar experimentalmente el comportamiento de una fuente de voltaje bajo carga. 7. Determinar el efecto de protección de un fusible de 2 amperios. PRE-LABORATORIO: Estudiar e investigar lo siguiente: 1. La Ley de Ohm. 2. Reóstato, símbolo, comportamiento. 3. Métodos técnicos para medición de voltajes e intensidades. 4. El uso y aplicaciones de los fusibles y otros elementos de protección. 5. Modelo equivalente de una fuente de voltaje ideal y real. 6. Diseñar un circuito resistivo compuesto por un Reóstato, con valores existentes en el Laboratorio, a fin de medir el voltaje y la corriente, en corriente continua. (VER MOTAJE 1) 7. Diseñar un circuito que le permita obtener el circuito equivalente de la fuente de voltaje del laboratorio. (VER MOTAJE 2) 8. Diseñar un circuito resistivo compuesto por varias Lámparas incandescentes de 120 V en paralelo, con valores existentes en el Laboratorio y un fusible con capsula de vidrio de 2 amperios, a fin de comprobar el efecto de protección del fusible. (VER MOTAJE 3) OTA: PARA ESTA PRÁCTICA LOS ESTUDIANTES DEBEN TRAER POR SU RESPECTIVO GRUPO DE TRABAJO FUSIBLES DE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS. 1A / 250 V, 2A / 250 V, 3A / 250 V (2 FUSIBLES DE CADA TIPO)
PREPARACIÓ TEÓRICA MEDICIOES POR MÉTODOS TÉCICOS E IDUSTRIALES Los métodos técnicos e industriales son aquellos que hacen uso de instrumentos simples y accesibles en los diferentes laboratorios y talleres de mantenimiento en las industrias, utiliza como instrumentos voltímetros, amperímetros y vatímetros. MEDICIOES DE TESIOES E ITESIDADES Para la medición de intensidad de corriente el amperímetro se intercala en serie en el conductor por el cual circula la intensidad de corriente a medir (interrumpiendo el circuito) para una determinada carga; por lo tanto, el amperímetro ideal debería tener resistencia interna igual a cero. Cuando la resistencia interna del amperímetro es de valor comparable con la resistencia del circuito, al intercalar el instrumento aumenta la resistencia total del circuito y en consecuencia la intensidad que se mide difiere de la que realmente circula sin el amperímetro. El voltímetro en cambio se conecta en paralelo entre los puntos donde existe la diferencia de potencial a medir o en paralelo con la carga. En circuitos de medición de potencia, los consumos internos de los instrumentos, voltímetros y amperímetros por lo general tienen poca influencia en los resultados de las mediciones. Cuando se trata de medición de intensidades y caídas de tensión pequeñas, el consumo interno de los instrumentos es importante para los resultados de las mediciones. Estudiemos dos casos que se muestran a continuación:
Caso 1 En este caso se mide correctamente la tensión aplicada a la resistencia R, mientras que el amperímetro no mide la intensidad de la resistencia R, sino la suma de las intensidades de la resistencia y del voltímetro. I = IR + Iv ; si la intensidad Iv que circula por el voltímetro es muy pequeña comparada con la corriente a través de la resistencia R, el error es despreciable y se puede omitir. Caso 2 En este caso se mide correctamente la intensidad de a través de la resistencia R, en cambio la tensión se mide con error ya que el voltímetro mide la tensión V aplicada a la resistencia R mas la caída de tensión en el amperímetro U = IR. RA, este error también se le puede despreciar siempre y cuando la caída de tensión en el amperímetro sea muy pequeña en comparación con la tensión en la resistencia R.
ACTIVIDADES DE LABORATORIO ACTIVIDAD 1 MOTAJE 1: Monte el circuito resistivo de la siguiente figura. Fijar al Reóstato R a un valor aleatorio mayor a 50 Ω. Calcular el valor máximo de la fuente de voltaje DC variable, de modo de no superar la corriente nominal del Reóstato. Varié la fuente desde el valor máximo calculado hasta un valor mínimo, tomando cinco (5) valores en total, y mida las magnitudes de voltaje en el reóstato y corriente que circula por el Reóstato. Con los valores medidos y aplicando la Ley de Ohm, calcular la resistencia. OTA: La medición de voltaje se debe realizar usando dos voltímetros diferentes, uno análogo y otro digital. Durante el experimento no se debe variar el valor de R MOTAJE 1 CASO 1 Imax del Reóstato = A Factor de Seguridad = % Valor Máximo de la fuente de voltaje C.D. variable = V Valor Máximo Asumido =
Valores Teóricos (Pre laboratorio) Voltaje V R ( DC ) Corriente I ( DC ) Resistencia Calculada R (Ω) Valores Experimentales (laboratorio) Voltaje V R Corriente I Resistencia Voltaje V R Corriente I Resistencia DC Análogo DC Análogo Calculada DC Digital DC Digital Calculada R (Ω) R (Ω)
Proceda a desconectar el reóstato y usando un Ohmímetro, previa calibración a cero, mida la Resistencia y compárela con la calculada en el paso anterior. Recopilar los datos en la tabla siguiente: (use ohmímetro análogo y digital) Resistencia Medida con el Ohmímetro Análogo Resistencia Medida con el Ohmímetro Digital HAGA COMPARACIONES REALIZANDO EL MONTAJE DEL CASO N 2 EXPLICADO ANTERIORMENTE. ACTIVIDAD 2 EFECTO DE CARGA DE UA FUETE DE VOLTAJE MOTAJE 2: Monte el circuito paralelo de la siguiente figura, compuesto por seis (6) Lámparas incandescentes de 100 W y 120 V, y una fuente de voltaje DC variable. Fijar la fuente en 120 VDC en vacio y O variarla por el resto de la actividad. Medir el voltaje y la corriente al cerrar cada interruptor en forma consecutiva. Graficar V Lamp. vs. I, y hallar la resistencia interna de la fuente y la corriente de cortocircuito I CC. MOTAJE 2
Valores Teóricos (Pre laboratorio) umero de Lámparas 1 2 3 4 5 6 Potencia de la Lámpara Potencia Total Voltaje en las Lámparas Corriente I Valores Experimentales (laboratorio) umero de Lámparas 1 2 3 4 5 6 Potencia de la Lámpara Potencia Total Voltaje en las Lámparas Corriente I
ACTIVIDAD 3 EFECTO DE PROTECCIÓ DE U FUSIBLE DE CAPSULA DE VIDRIO MOTAJE 3: Monte el circuito resistivo de la siguiente figura, compuesto por varias Lámparas incandescentes en paralelo y estas a su vez en serie con un fusible de capsula de vidrio de 2 A / 250 V. Aplicando un voltaje nominal constante durante todo el experimento de 120 VDC en la fuente de voltaje, mida los valores de voltaje y corriente de las Lámparas incandescentes en paralelo, hasta que el fusible se funda. MOTAJE 3 Recopilar los Datos en la siguiente tabla. Valores Teóricos (Pre laboratorio) umero de Lámparas 1 2 3 4 5 6 Potencia de la Lámpara Potencia Total Voltaje en las Lámparas Corriente I
Valores Experimentales (laboratorio) umero de Lámparas 1 2 3 4 5 6 Potencia de la Lámpara Potencia Total Voltaje en las Lámparas Corriente I POST-LABORATORIO: CALCULOS: 1. Con los valores obtenidos en el Montaje 1, haga un grafico en papel milimetrado, de voltaje vs. corriente, con las mediciones obtenidas y determine la pendiente de la recta. 2. Con los valores de voltaje y corriente determinados experimentalmente en el Montaje 3, dibuje la grafica de V Lamp. vs. I usando papel milimetrado. Determine la pendiente de la curva y obtenga el punto de corte en el eje de las X.Que representa ese valor? 3. Obtenga el valor de potencia a la cual se fundió el fusible. CUESTIOARIO: 1. Dibuje la simbología de los elementos e instrumentos empleados en la práctica. 2. Porque la diferencia entre los valores de voltajes medidos en los diferentes instrumentos? 3. En el montaje N 1 que puede concluir de la pendiente de la grafica? 4. En el montaje N 2 que puede concluir de la pendiente de la grafica? 5. En el montaje N 3 que puede concluir de la pendiente de la grafica? 6. De que parámetros físicos depende un reóstato? 7. Mencione y explique los elementos de protección empleados en la práctica.