INTRODUCCIÓN AL USO DEL MULTÍMETRO DIGITAL Y A LA CARACTERIZACIÓN DE LAS RISESTENCIAS ELÉCTRICAS.

Echia Morales Diego Benjamín, Universidad San Ignacio de Loyola, La Molina, 02 – 09 – 2011.

Resumen:

La práctica consta de la explicación breve pero concisa acerca del uso y manipuleo del multímetro digital y de las resistencias puestas a nuestra disposición para trabajar con estos.

El método empleado para el correcto manejo del los materiales es sencillo, teniendo que prestar atención solamente al momento de hacer contacto los polos del multímetro con los cables de las resistencias recordando siempre la colocación de los distintos cables de color en el aparato.

Introducción:

El Multímetro:

El Multímetro analógico:

Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente todas las medidas de Uso y precaución son iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.)

El Multímetro Digital (DMM):

Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultados numéricos - digitales. Trabaja también con los tipos de corriente

El Amperímetro:

Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.

El Voltímetro:

Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos.

Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie.

El Ohmiómetro:

Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala.Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multimetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastante amplia.

Resistencias Eléctricas

Cualquier material natural ofrece oposición al paso de la corriente eléctrica a través de ella. Este efecto se llama resistividad.

Los materiales conductores presentan una resistividad casi nula, los aislantes no permiten el flujo de corriente y los resistivos presentan cierta resistencia. Las resistencias son componentes eléctricos pasivos en lo que la tensión que se les aplica es proporcional a la intensidad que circula por ellos.

Generalmente la resistencia de un material aumenta cuando crece la temperatura. También la resistencia de conductor es proporcional a la longitud de ésta e inversamente proporcional a su sección.

Hay que puntualizar, para que no haya malos entendidos, que a veces llamarlas resistencias se le denominan resistores.

La medición en resistencias se hace en ohmios

1.2 Características de la Resistencias

Todas las resistencias tienen una tolerancia, esto es el margen de valores que rodean el valor nominal y en el que se encuentra el valor real de la resistencia. Su valor viene determinado por un porcentaje que va desde 0.001% hasta 20% el más utilizada es el de 10% . Esta tolerancia viene marcada por un código de colores.

La resistencias tienen un coeficiente de temperatura, este valor dependerá de la temperatura que alcance la resistencia cuando empiece a circular el flujo de electrones. Como cualquier elemento eléctrico y electrónico tiene un rango de trabajo y por tanto un límite de funcionamiento que vendrá determinado por su capacidad de disipar calor, la tensión y por su temperatura máxima; por tanto será la temperatura máxima con la cual podrá trabajar sin deteriorarse.

Tiene también un coeficiente de tensión que limitará el paso del corriente eléctrica entre sus dos extremos que será la variación relativa de cambio de tensión al que se someta.

Un factor también importante es el ruido que se debe a los cambios repentinos de aumento y disminución de corrientes continuos. La capacidad de la resistencia es la capacidad de mantener enel transcurso del tiempo el valor nominal de la resistencia será sometido a los cambios ambientales, largos periodos del funcionamiento que no deberá afectarla para nada.

Los materiales empleados para la fabricación de las resistencias son muy variados pero los más comunes son aleaciones de cobre, níquel y zinc en diversas proporciones de cada uno lo que hará variar la resistividad. Quien determinará un aumento de esta resistividad será el níquel, ya que si la aleación lleva porcentaje anto de éste, la resistencia tendrá gran resistividad.

Las aleaciones de cobre níquel y níquel-hierro tiene una resistividad de 10 a 30 veces mayor que el cobre y las aleaciones de níquel-cromo serán de 60 a 70 veces mayor que las de cobre y con un gran comportamiento en temperaturas elevadas.

También se puede utilizar el carbono ya que su resistividad entre 400 y 2.400 veces la del cobre, por este motivo se utiliza en las escobillas de los motores eléctricos.

1.3 Código de Colores

Hay varios tipos de resistencias vienen determinados por una representación de códigos de colores. Esto se realiza por medio de la estampación de unos anillos de colores en el cuerpo de la resistencia.

Estos anillos son cuatro o cinco y vienen especificados según se muestra en la figura.

1.4 Tipos de Resistencias

Hay varios tipos de resistencias pero en definitiva se agrupan en fijas y variables. Las fijas se denominan de esta forma:

Bobinadas.

Suelen venir así para disipar potencia. Se fabrican sobre una base aislante en forma cilíndrica para enrollar un hilo de alta resistividad (wolframio, manganina, constatán). La longitud y sección del hilo darán su resistividad juntamente con la composición de éste. Suelen venir marcadas en la superficie y se utilizan para las grandes potencias pero con el inconveniente de ser inductivas.

Aglomeradas.

Están realizadas de una pasta con granos muy finos de grafito. Estas son de las más utilizadas. Sus valores vienen determinados por el código de colores.

Al igual que la bobinadas constan de un hilo enrollado pero se le somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura (barniz especial) cuyo cometido es proteger el hilo resistivo y evitar que entren en contacto las espiras enrolladas. Es en este barniz donde se marca el código de colores.

Película de Carbono.

Se pone una fina capa de pasta de grafito encima de una base cilíndrica de cerámica. La sección y su composición determinarán el valor de la resistencia.

Pirolíticas.

Son muy parecidas a las anteriores, pero con una película de carbón rayada en forma de hélice para ajustar el valor de la resistencia. Son inductivas.

El otro tipo de resistencias son variables, nos interesa obtener una resistencia cuyo valor pueda variarse según la aplicación. Se fabrican bobinadas o de grafito, deslizantes o giratorias.

Procedimientos:

Se toman 3 resistores de diferente escala de colores (facilitados por el profesor) Se usa la siguiente tabla para el código de colores de las resistencias para determinar

el valor referencial de las resistencias.

Luego de comparar cada resistencia, anotamos los datos en la siguiente tabla.

Finalmente haciendo uso del multímetro digital procedemos a medir 5 veces cada resistor para determinar el valor experimental de las resistencias de los resistores y anotamos los resultados en la siguiente tabla.

Datos experimentales:

Completar la tabla con los valores referenciales de las resistencias:

Código nº1 Código nº2 Código nº3 Código nº4 Tolerancia (%)

Rsultado

R1 Gris Rojo Marrón Dorado 5 R1= 820Ω +- 41Ω

R2 Rojo Negro Rojo Dorado 5 R2= 2000Ω +- 100Ω

R3 Azul Anaranjado Rojo Dorado 5 R3= 6300Ω +- 315Ω

Completar la siguiente tabla con los valores experimentales de las resistencias.

R1 R2 R3

01 810 Ω 1980 Ω 6160 Ω

02 810 Ω 1970 Ω 6170 Ω

03 810 Ω 1980 Ω 6160 Ω

04 820 Ω 1980 Ω 6160 Ω

05 820 Ω 1970 Ω 6150 Ω

R promedio 814 Ω 1976 Ω 6160 Ω

R p ± R 814 Ω ± 2.45 Ω 1976 Ω ± 2.45 Ω 6160 Ω ± 3.16 Ω

R1 = √√ 120

∗[(814−810)¿²∗3+ (814−820 )2∗2]¿

R1 = √ 120

∗[48+72]

R1 = √6 = aproximadamente a 2.45

R2 = √ 120

∗[ (1976−1980 )2∗3+(1976−1970 )2∗2]

R2 = √ 120

∗[ 48+72 ]

R2 = √6 = aproximadamente a 2.45

R3 = √ 120

∗¿¿¿

R3 = √ 120

∗[100+100]

R3 = √10 = aproximadamente a 3.16

Llenar la tabla de comparación entre los valores de resistencia referencial y los experimentales.

Resistor Valor referencial Valor experimental

R1 R1= 820 Ω ± 40 Ω R1 = 810 Ω ± 40 Ω

R2 R2= 2000 Ω ± 100 Ω R2 = 1980 Ω ± 99 Ω

R3 R3= 6300 Ω ± 315 Ω R3 = 6160 Ω ± 308 Ω

Encontrar el error relativo porcentual entre el valor medio y calculado para cada valor de resistencia

Er1 = [820−810

820]

Er1 = aproximadamente es 0.012

Er2 = [2000−1980

2000]

Er2 = 0.01

Er3 = [6300−6160

6300]

Er3 = aproximadamente es 0.022

Cuestionario

1. ¿Pueden tener la misma resistencia un alambre de cobre y otro de aluminio de la misma longitud? Explique la respuesta.

No ya que la resistencia de un resistor no esta dada por su longitud únicamente sino que involucra a otras 2 variables como son:

= Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en

, a una temperatura dada. l = Longitud del material en metros. s = Superficie o área transversal del material en mm2.

Por ellos dicha resistencia se mida bajo la siguiente fórmula:

2. Explique la principal diferencia entre un voltímetro y un amperímetro

El amperímetro se usa para medir corrientes y por tanto se intercala en el circuito, es decir que toda la corriente a ser medida debe pasar a través de él.(se conecta en serie con el circuito ) Debido a esto debe presentar una resistencia interna lo menor posible para que esta no sea causa de limitación de la corriente del circuito.

El voltímetro se usa para medir tensión, diferencia de potencial, voltaje. Este instrumento se coloca en paralelo con el componente del circuito elegido. Es muy deseable que su resistencia interna sea lo mayor posible ya que esta resistencia quedara en paralelo con la del componente a medir y si es baja producirá errores de lectura.

La principal diferencia entre estos instrumentos son el grado de resistencia que deben presentar uno debe tenerla muy alta y el otro muy baja.

3. ¿A qué factores cree que se debe la diferencia entre el valor experimental para las resistencias y los valores referenciales según el cuadro de colores?

Las diferencias que se presentan entre los resultados experimentales y referenciales se deben principalmente a:

El porcentaje del metal presente en el resistor. La longitud del alambre. La temperatura dada al momento de la medición. El prolongado uso que haya recibido el resistor previamente.

4. ¿Cuál es la diferencia respecto a las resistencias cuyas tolerancias se dan según el código de colores de la tabla nº1?

Siguiendo la fórmula de resistencia podemos aseverar que a menor tolerancia, el resistor presenta una mayor resistencia, respecto a otros resistores de las mismas características y con la misma escala de colores previos al de la tolerancia

5. ¿La corriente se agota en una resistencia? Explique.

6. ¿L a corriente fluye con más facilidad por un conductor grueso o por uno delgado?

Aunque los metales son muy buenos conductores, siempre ofrecerán una pequeña resistencia a la corriente, dicha resistencia depende de su longitud y su grosor. Un conductor (cable) largo y delgado ofrece más resistencia que uno corto. Un conductor corto y grueso conducirá mejor la corriente que uno delgado y largo.

Esto se explica basándose también en la fórmula de la resistencia eléctrica:

7. ¿Al calentar un metal aumenta o disminuye su resistencia eléctrica?

La temperatura influye directamente en la resistencia que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica. A mayor temperatura la resistencia se incrementa, mientras que a menor temperatura disminuye.

Sin embargo, teóricamente toda la resistencia que ofrecen los metales al paso de la corriente eléctrica debe desaparecer a una temperatura de 0 °K (cero grado Kelvin), o "cero absoluto", equivalente a – 273,16 ºC (grados Celsius), o – 459,69 ºF (grados Fahreheit), punto del termómetro donde se supone aparece la superconductividad o "resistencia cero" en los materiales conductores.

En el caso de los metales la resistencia es directamente proporcional a la temperatura, es decir si la temperatura aumenta la resistencia también aumenta y viceversa, si la temperatura disminuye la resistencia también disminuye; sin embargo, si hablamos de elementos semiconductores, como el silicio (Si) y el germanio (Ge), por ejemplo, ocurre todo lo contrario, pues en esos elementos la resistencia y la temperatura se comportan de forma inversamente proporcional, es decir, si una sube la otra baja su valor y viceversa.

8. Para determinar el diámetro de un conductor de cobre se mide la densidad, la masa y la longitud.

Ρ = (8.8 ± 0.05) gcm ³

M = (0.0236 ± 0.0001) g ℓ = (96 ± 0.2) cm

Calcule el diámetro promedio (d promedio ± d promedio) del conductor de cobre.

http://arquimedes.matem.unam.mx/Vinculos/Secundaria/2_segundo/2_Fisica/2f_b04_t03_s01_descartes/doc/info.html

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_resistencia/ke_resistencia_6.htm