1. manejo de equipo

Manejo de Equipo

Guía No.–

Objetivos

• Comprender la utilidad de un multímetro para realizar mediciones de re-sistencia, Voltaje, intensidad de corriente y continuidad eléctrica.

Preguntas Preparatorias

Lea cuidadosamente la guía para está práctica, consulte la bibliografía dada alfinal de la misma y responda las siguientes preguntas antes de la realización de lapráctica.

• ¿Cuales son las magnitudes físicas que son mensurables en electromagnetismo?

• ¿Qué diferencias encuentra entre multímetro, amperímetro?

• ¿Describa el procedimiento que usted considera para medir voltaje y corri-ente en un circuito eléctrico?

Introducción

Es importante familiarizarse con cierta terminología necesaria en el manejo de dis-positivos eléctricos, que serán usados en prácticas posteriores del laboratorio deelectromagnetismo. Empecemos por:

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Universidad del Valle Manejo de Equipo 2

Figura 1: Significado delcódigo de color sobre unaresistencia eléctrica.

Fuente de corriente Continua:(CC en español, en inglés DC, de Direct Cur-rent), en estas fuentes las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección(es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos).Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con la corriente constante(por ejemplo la suministrada por una batería), es continua toda corriente que man-tenga siempre la misma polaridad. En el laboratorio se utilizan fuentes de poderque transforman los 110V de corriente alterna de la red eléctrica en una tensiónvariable. Además, esta se rectifica para obtener Corriente Continua.

Fuente de corriente Alterna:(abreviada CA en español y AC en inglés, de alter-nating current), la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varíanperiódicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmenteutilizada es la de una oscilación senoidal, puesto que se consigue una transmisiónmás eficiente de la energía. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la formaen la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas (110V, 220V, 440V y>440V). En el Laboratorio existen fuentes de CA que transforman la Tensión envalores variables por medio de un transformador interno o un reóstato como po-tenciómetro.

Resistencias:(Resistores), Son elementos de material resistente, que puede ser car-bón o bien una mezcla de grafito pulverizado con resina sintética. Su objetivo eslimitar el paso de la corriente eléctrica, su unidad de medida es el Ohm (Ω ). Lacorriente máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia quepuede disipar su cuerpo en forma de calor. Esta potencia se puede identificarvisualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación.Para car-acterizar un resistor hacen falta tres valores: resistencia eléctrica, disipación máx-ima y precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsu-lado cilíndrico por medio un conjunto de rayas de colores. Se leen de izquierda a


derecha. La última raya indica la tolerancia (normalmente plateada o dorada). Delas restantes, la última es el multiplicador y las otras indican las cifras significati-vas del valor de la resistencia, ver Figura 1.

Figura 2: El multímetrose puede dividir en tres(3) partes generalmente,las cuales son: Partealta: donde se encuen-tra una pantalla o dis-play. Parte media: unasegunda región asociada ala perilla giratoria o llaveselectora. y finalmente, laParte baja: una terceraregión en donde se encuen-tran los conectores hembra

Multímetro

El objetivo central de la presente practica se centra en estudiar la utilidad delmultímetro, por tanto se dedicará este apartado a especificar sus aplicaciones. Éstedispositivo de medida se puede dividir en tres partes, como muestra la Figura 2,de las cuales se hace necesario describir en detalle la parte media o región deescalas y la parte baja ó región de conectores.

Región de Conectores (parte baja):

En la parte baja hay varios conectores hembra, debe identificar los siguientes:

• COM : Corresponde al punto común o tierra del circuito; allí por convenciónsuele conectarse el cable o punta negra del multímetro. Para las mediciones


de voltaje o corriente, el equipo considera que el punto en el que se conectaeste cable en el circuito es el nivel de referencia del potencial eléctrico.

• Ω : Conector de resistencia. Cuando se va a medir la resistencia eléctrica deun dispositivo se conecta un extremo de la resistencia a este conector (Ω) yel otro extremo al conector COM. Como las resistencias no tienen polaridades irrelevante en que extremo se conecte cada conector. NOTA:Para medir laresistencia eléctrica de un dispositivo él no debe estar conectado a ninguna fuenteexterna y debe estar desconectado de cualquier otro circuito.

• V : Corresponde al conector de voltaje. Cuando se van a realizar medidasde tensión eléctrica (fems o diferencias de potencial) el cable o punta rojadel multímetro se enchufa en este conector y el otro extremo se conecta en elpunto donde se requiera hacer la medida de potencial eléctrico en el circuito.Para obtener una lectura de voltaje se requiere que previamente el COM yaeste conectado al circuito a medir. Si el potencial eléctrico en el cable rojoes superior al del cable negro (COM) la lectura en la pantalla será positiva,si por el contrario el potencial en el cable rojo es inferior al del COM (cablenegro) la lectura en la pantalla será negativa. Precaución: Cuando conecte elmultímetro como voltímetro verifique que esté conectado en paralelo.

• A : Conector para medir intensidades de corriente eléctrica inferiores a 20A.NOTA:Use este conector cuando no sepa la intensidad de corriente que se va a medir. Parahacer la medición se abre el circuito en el punto donde se quiere hacer lamedida y allí se reconecta el circuito usando el multímetro como si fuese uncable conectado en serie. Use para ello el conector COM y el conector A.NOTA:Cuando conecte el multímetro como amperímetro garantice que esté conec-tado en serie.

• mA : Conector para medir pequeñas intensidades de corriente eléctrica.Cuando se tiene la certeza de que la intensidad de corriente que se va amedir es pequeña (usualmente inferior a 200 mA) se puede usar este conec-tor. Como con el conector anterior, para hacer la medición se abre el circuitoen el punto donde se quiere hacer la medida y allí se reconecta el circuitousando el multímetro como si fuese un cable conectado en serie. Use paraello el conector COM y el conector mA.NOTA:Cuando conecte el multímetro como amperímetro garantice que esté conec-tado en serie.Si no tiene la seguridad de que la corriente a medir es inferior a 200mA no use este conector.


Respecto a los conectores mA y A: Cuando se tiene una corriente directa (DC),si la corriente eléctrica entra por el conector mA ( o A) y sale por el conector COMen la pantalla aparecerá una medida positiva, si sucede lo contrario y el vectordensidad de corriente apunta del COM al mA (o A) la pantalla mostrará una me-dida negativa.

Región de Escalas (parte media):

Observe que en la región de la perilla hay diferentes zonas que se encuentranentorno a la llave selectora (perilla). Algunas de las zonas que encontrará son:

• Zona o posición de Continuidad: Se reconoce por el símbolo de una fuentesonora o una nota musical, usualmente estos símbolos están acompaña-dos por el símbolo de un diodo. Colocando la perilla en esta posición elmultímetro emite un sonido agudo cuando hay continuidad entre sus conec-tores; es decir: si se conectan los extremos de un objeto a los conectores yCOM el multímetro emitirá un sonido si la conductancia del objeto es grande(resistencia eléctrica muy pequeña), indicando con ello que el objeto conducela electricidad.

• Ω : Zona de Ohmímetro: Se reconoce por el símbolo del Ohm (Ω), enesta zona se observan diferentes escalas de medida que pueden ir desde200Ω hasta 200MΩ, cada una de ellas correspondiente al máximo valor deresistencia que se puede medir en dicha escala (0Ω a 200Ω, 0Ω a 2000Ω, · · ·0Ω a 200MΩ).

• V : Zona de Voltímetro: Se reconoce por el símbolo del Volt (V). Existen dosopciones de medición de voltaje. Para Voltaje en corriente directa (VDC) lasescalas van de 200mV a 1000V, cada una correspondiente al máximo valorde voltaje DC que se puede medir en dicha escala. Para Voltaje en corrientealterna (VAC) las escalas van de 2V a 750V, cada una correspondiente almáximo valor de voltaje AC que se puede medir.

• A : Zona de Amperímetro: Se reconoce por el símbolo del Ampère (A). Ex-isten dos opciones de medición de intensidad de corriente eléctrica. Paracorriente directa (DC) las escalas van de 2mA a 20A, cada una correspondi-ente al máximo valor de corriente DC que se puede medir. Para corrientealterna (AC) las escalas van de 2mA a 20A .


Dependiendo del tipo y marca del multímetro que se tenga se pueden tener otraszonas para medir otras variables como capacitancia (en Faraday, F), frecuencia (enHertz, Hz) y otras.

Modos de uso del multímetro

Para esta práctica se definirán cuatro (4) usos principalmente, los cuales consistenen medir continuidad, resistencia, voltaje y corriente. Para utilizar cada modo, sedebe colocar la perilla o mando central del multímetro en la posición que señalala magnitud física a medir, para verificar esto utilizaremos los circuitos descritosa continuación

Montaje Experimental

Éste laboratorio se divide en dos partes que dependen del tipo de circuito a estu-diar, para la realización de esta práctica se requieren los siguientes elementos:

• 3 resistencias de cualquier tipo (identifique el tipo de resistencia que estautilizando)

• 1 reostato o resistencia variable

• 1 fuente de Voltaje controlado (Fuente Phywe recomendada por el limitadorde corriente)

• Juego de cables de conexión

• 2 multímetros

NOTA: En cualquiera de las dos partes la resistencia variable cumple la función de regularla corriente máxima del sistema, pero a su vez la fuente de voltaje controlado posee un sis-tema para controlar la corriente máxima de salida, verifique el valor de corriente máximoque soporta la resistencia variable para evitar cualquier daño en el equipo. Para el desar-rollo la práctica se deberá construir circuitos como los mostrados en las figuras 3y 4. En circuitos en serie todos los elementos componentes comparten la mismacorriente, por lo tanto hay solo un camino posible para el paso de los portadoresde carga, como los mostrados en la figura 3. Luego de realizar sus medicionesen un circuito en serie, se estudiará el comportamiento del voltaje en Circuito enParalelo, notando que en circuitos como el mostrado en al figura 4, la entrada y lasalida de corriente coinciden en todos los elementos constituyentes del circuito.


NOTA: Recuerde revisar los límites máximos para el multímetro en la función de lacual esté haciendo uso, por ej. para medir corrientes pequeñas se coloca el conector positivoen mA y la corriente máxima es 200mA antes de quemarse el fusible

Figura 3: Resisten-cias en serie:el número deresistencias que compartenla misma corriente cambiade a) 1 resistencia a b) 2 re-sistencias y finalmente c) 3reisistencias en serie.

Procedimiento Experimental

1. Medición de Continuidad: Para usar este modo se debe colocar la perilla delmultímetro en posición de continuidad. El instrumento de medida hace cir-cular una pequeña corriente a través del objeto a medir entre las terminalesCOM y su respectivo positivo (generalmente coincide con el positivo paramedir resistencias y voltajes). Usualmente se comprueba que la corrientepaso de un terminal a otro al escuchar el sonido emitido por el multímetroo al observar en el display el valor de “0”. De otro modo si el multímetro


Figura 4: Resistenciasen paralelo: La corri-ente se divide en el númerode elementos componentesdel circuito en nuestrocaso, principalmente re-sistencias. a) la corrientedispone de dos caminosdistintos y b) se agrega uncamino más a la corriente.

muestra en el display el símbolo ´´I”, indicaría que el objeto medido es unaislante de carga eléctrica.

verifique la continuidad de los cables y resistencias que tiene disponible enla mesa de trabajo.

2. Multímetro como Ohmímetro : Para operar el multímetro digital comoohmímetro, Coloque la perilla en la posición (Ω), y Conecte las puntas deprueba negativa (Negro) en COM y positiva (Roja) en Ω, posteriormente,conecte las puntas del multímetro en paralelo a la resistencia que se va amedir.Tome cada una de las resistencias disponibles para la practica y verifique suvalor de resistencia individual y de resistencia equivalente en los circuitosen serie y paralelo, compare la medición con el valor esperado teóricamentey calcule los errores, registre sus mediciones en la tabla 2.

Para las siguientes medidas considere lo siguiente:

• Multímetro como Voltímetro: Para operar el multímetro digital como voltímetro,debe seleccionar la perilla giratoria en la opción de voltaje, existen en elmultímetro dos opciones de voltaje, el voltaje en corriente alterna ACV (V )y en corriente directa DCV (V). Para esta práctica escogeremos la opción


de Voltaje en corriente directa y las puntas de prueba irán en COM y en elborne que indica el símbolo de Voltios (V), debe tener en cuenta que la medi-ción debe hacerse en paralelo al dispositivo sobre el cual se quiere evaluar elvoltaje.

• Multímetro como Amperímetro: Para operar el multímetro digital comoamperímetro, debe seleccionar la perilla giratoria en la opción de amperímetro,como puede ver, existen dos opciones de corriente: corriente alterna AC (A )y el de corriente directa DC (A ). La conexión del multímetro debe hacerseen serie con el elemento eléctrico que se quiere medir.

Circuito en Serie

1. Con los elementos ya descritos, monte el circuito mostrado en la figura 3.a(Una sola resistencia), el multímetro como amperímetro se usa como se in-dicó anteriormente, se utilizará la escala y la conexión en miliamperios (mA)

2. Antes de encender la fuente, verifique el valor máximo de corriente quepuede recibir la resistencia variable(RV) y lleve la perilla limitadora de lacorriente de salida de la fuente a un valor un poco menor (generalmentemenor a 1A)

3. Ponga la resistencia variable en su valor máximo.

4. Encienda la fuente y mueva la perilla de voltaje hasta alcanzar su valor má-ximo.

5. Modifique suavemente el valor de la resistencia variable hasta notar que elAmperímetro marca 190mA.

6. Ahora coloque el mínimo valor de voltaje en la fuente.

7. Empiece a tomar los datos de voltaje y corriente aproximadamente cada10mA. Registre sus datos en la tabla 3.

8. Repita el procedimiento anterior para 2 resistencias en serie (fig.3.b) y 3 re-sistencias en serie (fig.3.c)


Circuito en Paralelo

1. Monte el circuito de la figura 4.a2. Antes de encender la fuente, verifique el valor máximo de corriente que

puede recibir la resistencia variable(RV) y lleve la perilla limitadora de la cor-riente de salida de la fuente a un valor un poco menor (generalmente menora 1A)

3. Ponga la resistencia variable en su valor máximo

4. Encienda la fuente y mueva la perilla de voltaje hasta alcanzar su valor má-ximo.

5. Modifique suavemente el valor de la resistencia variable hasta notar que elAmperímetro marca 190mA

6. Ahora coloque el mínimo valor de voltaje en la fuente

7. Empiece a tomar los datos de voltaje y corriente aproximadamente cada 10mA.Registre sus datos en la tabla 4

8. Repita el procedimiento anterior para 3 resistencias en paralelo (fig. 4.b)

Análisis

Realice gráficos de V (voltaje) vs I (corriente) para cada uno de los 6 casos. yresponda

• ¿Qué relación funcional tienen el voltaje y la corriente?

• ¿Qué relación tiene la pendiente de la gráfica con la resistencia del circuito encada caso?

• ¿Cuál es el porcentaje de error relativo al comparar la resistencia medida di-rectamente con el multímetro, con la calculada y con la obtenida por mediosexperimentales?

REFERENCIAS

[1] Electrotecnia, ciclos formativos. Peter Bastian

[2] Notas sobre corriente alterna. Jaime Planas Rosselló, Universidad de Valencia (2000)

[3] Código de colores de resistencias eléctricas Programa ONLINE para el calculo delcódigo de colores de resistencias eléctricas.


A Equipo

1 Multímetro digital1 Fuente de Voltaje DC3 Resistencias eléctricas de diferentes valores nominales1 Juego de cables de conexión

B Tabla para lectura de Resistencias

Tabla 1: Considerando resistencias como la mostrada en la Figura 1Color Valor de Valor de Multiplicador Tolerancia

la banda 1a cifra 2a cifrasignificativa significativa

Negro 0 0 1 -Marrón 1 1 10 ±1%

Rojo 2 2 100 ±2%Naranja 3 3 1.000 -Amarillo 4 4 10.000 ±4%

Verde 5 5 100.000 ±0, 5%Azul 6 6 1.000.000 ±0, 25%

Morado 7 7 10.000.000 ±0, 1%Gris 8 8 100.000.000 ±0, 05%

Blanco 9 9 1.000.000.000 -Dorado - - 0,1 ±5%Plateado - - 0,01 ±10%Ninguno - - - ±20%

C Tabla para registro de datos


Tabla 2: Medida de resistencias, RE hace referencia a resistencias equivalentes encada caso.

R1[Ω] = ± , R2[Ω] = ± R3[Ω] = ±Circuito en Serie

RE1[Ω] = ± , RE2[Ω] = ±Circuito en Paralelo

RE1[Ω] = ± , RE2[Ω] = ±

Tabla 3: Registro para experimento: Circuito en Serie1 Resistencia 2 Resistencias 3 Resistencias

I ± [ ] V ± [ ] I ± [ ] V ± [ ] I ± [ ] V ± [ ]


Tabla 4: Registro para experimento: Circuito en Paralelo2 Resistencias 3 Resistencias

I ± [ ] V ± [ ] I ± [ ] V ± [ ]

1. manejo de equipo

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