Laboratorio 2 de EM

8/14/2019 Laboratorio 2 de EM

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I. OBJETIVO

1.1 Desarrollar en el estudiante, la habilidad necesaria en el uso y manejo de losmateriales, equipos e instrumentos utilizados para la realización de las prácticas.

1.2 Aprender la operación, uso y cuidados del multímetro como instrumento demedida.

1.3 Desarrollo de la habilidad para la medición directa de resistencias (R) y voltajesde corriente continúa (VDC) y voltajes de corriente alterna (VAC).

II. MATERIALES

Fuente de alimentación regulable

Multímetro analógico

Multímetro digital

Protoboard tipo regla

Resistores de diferentes valores

Transformadores 220Vac/12Vac

Cables bananas



III. FUNDAMENTO TEÓRICO

Detallaremos algunos instrumentos y materiales de forma resumid:

PROTOBOARD:

Es una especie de tablero con orificios, enla cual se pueden insertar componenteselectrónicos y cables para armar circuitos.Como su nombre lo indica, esta tabletasirve para experimentar con circuitoselectrónicos, con lo que se asegura el buenfuncionamiento del mismo.

a) Canal central: Es la región localizada en el medio del protoboard, se utiliza para colocar los

circuitos integrados.b) Buses: Los buses se localizan en ambos extremos del protoboard, se representan por las

líneas rojas (buses positivos o de voltaje) y azules (buses negativos o de tierra) y conducende acuerdo a estas, no existe conexión física entre ellas. La fuente de poder generalmentese conecta aquí.

c) Pistas: La pistas se localizan en la parte central del protoboard, se representan y conducensegún las líneas rosas.

RESISTORES:

Los resistores son dispositivos que poseen una propiedad física denominada resistencia, la cual

consiste en presentar oposición al paso de la corriente eléctrica.Su clasificación:

a) Según su construcción:

De composición o aglomerados: constituidos por una mezcla de carbón, materia aislante yresina aglomerante.

De película (capa) de carbono: consiste en cuerpo tubular cerámico sobre el que sedeposita una fina capa de carbono puro.

De película metálica: consta de un núcleo aislante recubierto por una fina capa de metal,aleación u óxido metálico.

De alambre arrollado o bobinado: (de uso general, de precisión o de disipación) se

construyen a partir de hilos metálicos arrollados sobre un núcleo cerámico. Integrados: pueden ser de película gruesa (aplicados por serigrafía) o de película delgada

(aplicados por evaporación al vacío). Las redes de resistores se consiguen conencapsulados SIP (single inline package) y DIP (dual inline package).

http://www.circuitoselectronicos.org/






CABLE BANANA:

Cable para conducir electricidad desde la fuente hasta el circuito, por un lado trae una bananapara conectar a ala fuente y por el otro lado trae un caimán para conectar al circuito.

IV. PROCEDIMIENTO SEGUIDO Y RESULTADOS OBTENIDOS:

USO DEL MULTÍMETRO COMO OHMÍMETRO

4.1 Utilizando el Código de Colores, determine el valor nominal de cada una de las 4

resistencias de diferentes valores proporcionadas y anote su valor y la tolerancia en la

Tabla I (no usar en esta tabla las resistencias de 10 K ). Calcular la Resistencia mínima y la

Resistencia máxima para cada resistencia.

4.2 Prepare el multímetro analógico para su operación como Ohmímetro, girando el Selector

de Rango a la posición adecuada para la medición de resistencias. Mida el valor (real) de

cada resistencia, eligiendo cada vez, el rango más conveniente para la medición. Anote sulectura en la Tabla I.

4.3 Repita las mediciones, utilizando esta vez el multímetro digital. Anote su lectura en laTabla I.

4.4 Determinar el estado de la Resistencia.

T A B L A I

SEGÚN CÓDIGO DE COLORES MEDICIÓN CONMULTÍMETRO

Rmín Rmáx Estado

Banda 1 Banda 2 Banda3

Banda4

Valor de R T(%) Analógico Digital

Ejm

VERDE 5

ROJO 2

AZUL 6

DORADO

5 % 52 MΩ

± 2.6MΩ

54.2 MΩ 53.1 MΩ 49.4MΩ

54.6MΩ

OK

R1 Naranja

3 Naranja

3 Marron

1 Dorado

5 % 330Ω

±16.5

Ω 315 Ω 327 Ω

313.5Ω

346.5 Ω OK

R2 Rojo

2 Rojo

2 Rojo

2 Dorado

5 % 2200Ω

±110Ω

2150 Ω 2148 Ω 2040 Ω 2310 Ω OK

R3 Rojo

2 Rojo

2 Naranja

3 Dorado

5 % 22kΩ

±1100

Ω 21K Ω 21.8 Ω

20200Ω

23100Ω

OK

R4 Marron

1 Negro

0 Azul

6 Dorado

5 % 10MΩ

± 0.5MΩ

10M Ω 9.91 Ω 9.5M

Ω 10.5M

Ω OK



USO DEL MULTÍMETRO COMO VOLTÍMETRO DE CONTINUA (DC)

4.5 Prepare el multímetro analógico para medir voltaje de continua, girando el Selector de

rangos a las posiciones indicadas en la Tabla II.

4.6 Arme el circuito de la figura adjunta. Verifique antes de conectar la fuente al circuito,

que el voltaje de salida entre los terminales de la misma sea de 9 Voltios.4.7 Mida el voltaje entre los puntos indicados en la Tabla II. Anote sus lecturas.

4.8 Permute la posición de las puntas de prueba sólo para una de las mediciones anteriores.

Anote lo que observa.

4.9 Repita las mediciones anteriores utilizando el multímetro digital. No olvide permutar las

puntas de prueba sólo para una de las mediciones y anotar lo observado.

4.10 Tome note de las diferencias en el uso del multímetro digital comparado con el

analógico.

T A B L A I I

VOLTAJEMEDIDO

MULTÍMETRO ANALÓGICO MULTÍMETRODIGITAL RANGO 50 V RANGO 25 V RANGO 10 V

V12 4.6 5 4.7 4.48 V23 4.5 5 4.4 4.46 V13 9 10 9.2 8.95

OBS: Cuando se permutan las puntas con el multimetro digital el valor obtenido esel mismo pero con signo negativo, en cambio si se toma el multimetro analógico, laaguja se dirige del cero hacia la izquierda, evitando así su lectura.

USO DEL MULTÍMETRO COMO VOLTÍMETRO DE ALTERNA (AC).

4.11 Prepare el multímetro analógico para operar como voltímetro de alterna (AC VoltsOnly), girando tanto el Selector de Función como el Selector de Rangos a las posicionesindicadas en la Tabla III.

4.12 Conecte el transformador e identifique los terminales de conexión, tal como se muestraen la figura adjunta.

10KΩ 10KΩ 1

2

3



4.13 Mida los voltajes en los diferentes terminales del transformador. Mantenga una de laspuntas de prueba del multímetro en el terminal “0”. Anote sus lecturas en la Tabla III.

4.14 Utilizando los rangos indicados, y con el multímetro analógico, mida los voltajes en losdiferentes terminales del transformador. Mantenga una de las puntas de prueba delmultímetro en el terminal “0”. Anote sus lecturas en la Tabla III.

4.15 Permute la posición de las puntas de prueba sólo para una de las mediciones anteriores.

Anote lo que observa.

4.16 Repita las mediciones anteriores utilizando el multímetro digital. No olvide permutar las

puntas de prueba sólo para una de las mediciones y anotar lo observado

OBS: Al permutar las puntas, tanto como el multimetro digital y analógico, se observa que

la lectura es la misma, ya que en una fuente AC, no existe polaridad de carga.

V. CUESTIONARIO

1. Describa el instrumento de D’Arsonval o de bobina móvil.

2. Explique el principio de funcionamiento del multímetro analógico, como voltímetro,

amperímetro y ohmímetro, basándose en el instrumento de D’Arsonval.

La mayoría de los instrumentos de medición usados por un técnico utilizan el movimientoD’Arsonval (o de bobina movible), en su funcionamiento. En este instrumento, el galvanómetro (o

medidor) está compuesto por varias partes que al integrarse forman la unidad completa. El imánpermanente proporciona la fuerza magnética a las piezas polares, en medio de las cuales sellevará a cabo el movimiento de la bobina. La bobina movible consta de un número limitado devueltas de alambre muy fino capaz de soportar corrientes de apenas unas milésimas de amperes.Esta bobina gira alrededor de un núcleo de hierro de forma cilíndrica, el cual incrementa el campomagnético que produce dicha bobina. La caja de aluminio sobre la cual se devana la bobina está

T A B L A I I I

VOLTAJENOMINAL

MULTÍMETRO ANALÓGICO MULTÍMETRO

DIGITAL RANGO 250V

RANGO 50 V RANGO 25 V

0 – 12 V 11 12 - 11.97

12V

0V



apoyada sobre dos pivotes (o bearings) hechos de alguna materia dura, por lo regular, una piedrapreciosa como el zafiro. Dos resortes o muelles de tensión mantienen balance para que la agujaindicadora evite el movimiento brusco y además se mantenga en la posición cero cuando elinstrumento no se esté usando. El balance de la aguja también es ayudado por unos contrapesosque ejercen cierta tensión sobre esta. Las lecturas se efectúan por una escala calibrada (mostradaen otra página de forma aumentada) en unidades que representan la energía eléctrica que sedesea medir. Aquí se ilustran dos de los modelos de multímetro análogo Simpson, el 260 (arriba) yel 260 8XI con protección contra sobrecargas y reset manual, los cuales funciona con este principiode movimiento D’Arsonval. Partes principales de un medidor:

Los equipos para medición vienen en tres formas principales de composición interna mecánica defuncionamiento, de acuerdo a los diferentes principios eléctricos y estas son: el medidor de bobinamóvil, el medidor de termopar y el medidor de hierro móvil. En todos su estructura fundamentales similar y todos tienen las siguientes partes básicas: una bobina, una aguja, una escala, pivotes,cojinetes, resortes, pernos o tornillos de retención, un tornillo de ajuste cero y un mecanismoamortiguador. Aquí hemos discutido esencialmente el principio de la bobina móvil o movimiento

D’Arsonval.Funcionamiento:

Al llegar la corriente a la bobina movible formará un campo magnético que reacciona con elcampo magnético de las piezas polares y ocurre un movimiento de repulsión que empuja la bobinay la hace correr cierta distancia dependiendo de la magnitud de la corriente recibida. Al pasar lacorriente por la bobina, creará una inducción de corriente y magnetismo opuestos en la caja dealuminio ya que esta constituye una bobina de una sola vuelta.El magnetismo inducido en la caja metálica es bastante débil pero como es de polaridad opuesta almagnetismo de la bobina móvil, se opondrá al movimiento de ésta en cierta proporción. Estoayuda a que la caja se mueva suavemente para detener la aguja en algún punto de la escala. El

galvanómetro con una pequeña modificación puede ser utilizado para medir voltaje, amperaje yresistencia en un circuito eléctrico.Todo medidor presenta cierta resistencia a la corrientecontinua, que depende del calibre del alambre de labobina y el número de vueltas o espiras que haya enella. La “sensibilidad” de un medidor es la corriente

que hará que la aguja oscile toda la escala. También esla máxima corriente que puede pasar a través de labobina sin dañar al medidor. La “precisión” de un

medidor es el porcentaje de error a oscilación de todala escala. La precisión disminuye progresivamenteconforme más lejos esté la aguja de la oscilación total

de la escala.El medidor de movimiento D’Arsonval solo puede

medir DC. Sin embargo, puede medir AC siempre y cuando esta se convierta primero en DCpulsante usando un dispositivo llamado “rectificador”. La mayoría usan rectificadores de óxido de

cobre; algunos lo usan de selenio. El DC pulsante que usa el metro para medidas de AC provienede media onda senosoidal AC (0.707 I pico o valor RMS “Root Means Square o Raíz Cuadrática

Media) tomada de los diodos rectificadores de onda. Para que una AC se convierta en una DClimpia y no pulsante, se necesita primero “filtrar” la onda senosoidal llevando a una serie de



bobinas y capacitores para refinar la onda pulsante en una más limpia. Los metros se calibranmediante una fuente de corriente precisa y dispositivos de control. Generalmente, la precisión delos metros de movimiento D’Arsonval es aproximadamente más o menos 2%. Los que utilizanrectificador es de más o menos 5% y la precisión de todos los medidores disminuye a frecuenciasaltas.Los derivadores (o divisores) hacen posible que los medidores sirvan para medir corrienteselevadas.Un derivador es una resistencia conectada en paralelo a la bobina del metro. Esta puentea lamayor parte de la corriente medida por fuera de la bobina.Los circuitos del derivador están diseñados de tal manera que un porcentaje específico de lacorriente total que se mide pasa a través de la bobina del medidor.La resistencia de la bobina y la corriente de la bobina necesaria para la oscilación de toda la escala,con frecuencia están marcadas en la cara del metro. La corriente del divisor (I shunt) es ladiferencia entre la corriente total que se mide y la corriente que debe fluir por la bobina para laoscilación de toda la escala. La relación que hay entre la corriente por medir y la que fluye a travésdel metro es la misma en todo el rango (o range) del metro; es decir, que si el derivador conduceel 90% de la corriente de toda la escala, conducirá el 90% de cualquier otro valor de corriente que

se mida.Los metros con alcance múltiple hacen posible medir variosrangos de corriente con un solo medidor y variosderivadores diferentes que se pueden conectar en paralelocon la bobina.Las medidas de voltaje, tanto en AC como en DC, se tomanen paralelo con la carga que se desea medir; mientras quelos medidores de corriente DC (o miliamperímetros DC)siempre se deben conectar en serie con la fuente depotencia y la carga.Si se conectara en paralelo, con cualquiera de los

componentes, puede obtenerse un flujo de corrienteelevado en el metro y se dañaría su mecanismo. En cambio,los amperímetros AC (de abrazadera o clamp) se conectan a través de cada una de las líneaseléctricas a ser medidas sin la necesidad de abrir el circuito.Recuerda también que en donde tú no tienes que considerar la polaridad para tomar medidas enúnicamente en AC y NUNCA debe conectarse un amperímetro DC en un lugar en donde sedesconoce por completo la corriente aproximada que pueda tener el circuito a medir.Nota: Esto aplica parecido a los ohmímetros: NUNCA midas resistencia en un multímetro si elcircuito a medir está energizado

3. Esquematice unos circuitos donde se aprecie la forma correcta e incorrecta del uso del

amperímetro.

ESQUEMA DE LA FORMAS DE USO CORRECTO DE LOS INSTRUMENTOS



4. Esquematice un circuito donde se aprecie la conexión en forma correcta de un

ohmímetro. Haga otro donde se aprecie formas incorrectas.

Para la esquematización de forma correcta de un ohmímetro hay que colocar de forma

obligatoria en paralelo al componente estando éste separado del circuito (sin que le

atraviese ninguna intensidad).

Correcta Incorrecta



5. ¿Cuál es la diferencia entre un circuito pasivo y un circuito activo?

En que el circuito pasivo no genera energía y el circuito activo es capaz de entregar a una

carga más potencia que la recibida de la fuente.

6. Cuando una resistencia forma parte de un circuito activo y se quiere medir su valor ¿Quédebemos hacer en el circuito antes de realizar la medición?

Debemos hacer que por el circuito no pase ninguna intensidad de corriente (no aplicarninguna fuente de voltaje)

7. Una resistencia debe medir según el código de colores 2300 ohms, el cuarto color es

dorado. Cuanto se mide con el ohmímetro digital se obtiene 2400 ohms y cuando se

mide con el ohmímetro analógico se obtiene 2480 ohms. ¿en qué estado se encuentra la

resistencia?

Al ser medido con el ohmímetro digital nos brinda 2400 ohms el cual pertenece al rango

de nuestra resistencia que es de 2300 ±115 en cambio al ser medido con el ohmímetro

analógico observamos que tiene una resistencia de 2480 lo cual no está dentro del rango,

por lo tanto al ser el valor muy elevado, y casi al borde y fuera del rango podemos afirmar

que la resistencia se encuentra en mal estado.

8. Según el código de colores una resistencia debe medir 33 ohms, pero al medirla con el

ohmímetro mide 39 ohms ¿Cuál debe ser el color que indique su tolerancia?

Si tenemos una resistencia de 33 ohms y cuando es medida con el ohmímetro nos da 39

ohms entonces necesitamos una tolerancia de ±20% ya que el 20% de 33 nos sale 6.6ohms por lo que nuestra tolerancia seria de 33 ± 6.6 y este valor correspondería al color

incoloro.



9. ¿Qué es el transformador y cuáles son sus partes constructivas?

Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que partiendo de unatensión alterna conectada a su entrada, permiten obtener otra tensión alterna mayor omenor que la anterior en la salida del transformador. Permiten así proporcionar unatensión adecuada a las características de los receptores. También son fundamentales parael transporte de energía eléctrica a largas distancias a tensiones altas, con mínimasperdidas y conductores de secciones moderadas.

NUCLEO MAGNETICO

El núcleo constituye el circuito magnético que transfiere la energía de un circuito a otro y

su función principal es la de conducir el flujo magnético. Esta construido por laminaciones

de acero al silicio (4%) de un grueso del orden de 0.355 mm de espesor.

BOBINADO PRIMARIO

Los bobinados o devanados constituyen los circuitos de alimentación y carga. La función

principal del devanado primario es crear un campo magnético con una pérdida de energía

muy pequeña.

BOBINADO SECUNDARIO

El devanado secundario debe aprovechar el flujo magnético para producir una fuerza

electromotriz.

Dependiendo de la corriente pueden ser desde alambre delgado, grueso o barra. los

materiales comúnmente utilizados son cobre y aluminio.



10. Se quiere verificar el voltaje de una batería de automóvil de 12 VDC, con el multimetro

analógico de su laboratorio. A) ¿en qué posición debe estar la perilla de ajuste de

funciones? B) ¿En qué posición debe estar el selector de rangos para lograr la medición

correcta?

Para verifica el voltaje de la batería con un multimetro analógico se debería seguir losiguiente.

A) La posición de la perilla debería estar en la función DC+.

B) El selector de rangos debe estar en una medida superior a la que queramos medir, es

decir en 25V, 50V, 250V.

11. Se desea verificar el voltaje de salida de un transformador de 220 / 36 VAC, con el

multimetro analógico de su laboratorio. A) ¿En qué posición debe estar la perilla de

ajuste de funciones?, B) ¿en qué posición debe estar el selector de rangos para lograr la

medición correcta?

A) La posición de la perilla debería estar en la función AC.

B) El selector de rangos debe estar en una medida superior a la que queramos medir, es

decir en 50V, 250V.

12. Si un voltímetro tiene tres rangos para medir voltaje: 30V, 40V y 60V, pero una sola

escala graduada de 0 a 12 sobre la que se tomara la lectura. ¿Cuál será el valor medido

en los casos siguientes? A) la aguja señala 3 cuando el rango es 30V, B) la aguja señala 6

cuando el rango es 40V y C) la aguja señala 5 en el rango de 60V.

A)

B)

C)

VI. OBSERVACIONES

Siempre se debe ajustar a cero el instrumento para evitar mediciones erráticas gracias a la

falta de carga de la batería.

Nunca se debe conectar un ohmímetro en circuito que esté energizado, debido a que la

lectura no sería la correcta.



Para la medición de cualquier magnitud con el multímetro analógico, colocar un rango

adecuado ya que un rango equivocado, puede dañar al instrumento.

VII. CONCLUCIONES

Todo instrumento de medición tiene un cierto error o inexactitud, el cual se debe en parte

a su construcción, el ajuste efectuado durante su contraste y finalmente debido al

desgaste que, por el uso, pueda tener el instrumento. Como consecuencia de ello, los

valores acusados por el instrumento difieren del valor real de la magnitud medida.

VIII. RECOMENDACIONES

Al hacer nuestros experimentos de medición en el multimetro analógico debemos de

tener cuidado al momento de tomar las medidas ya que en muchos casos solo lo

aproximamos. Nuestra experiencia seria más fructífera si cada uno de los estudiantes contáramos con

los materiales a emplearse como el protoboard, resistencias, transformador puesto que

así cada uno experimentaría.

IX. BIBLIOGRAFIA

http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-

basicos/funcionamiento-de-los-transformadores

http://www.ecured.cu/index.php/Ohm%C3%ADmetro

http://es.wikipedia.org/wiki/Ars%C3%A8ne_d'Arsonval

http://www.endesaeduca.com/Endesa_educa/recursos-interactivos/conceptos-basicos/funcionamiento-de-los-transformadores








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