Ley de Ohm. Respuesta de Un Diodo

7/21/2019 Ley de Ohm. Respuesta de Un Diodo

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Prctica n 5 1

FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD DE ALICANTEGrado de ptica y OptometraAsignatura: FSICA Curso: 2010-11

Prctica n 5. MEDIDAS DE RESISTENCIAS, VOLTAJES Y CORRIENTES: MULTMETRO

MaterialFuente de alimentacin de corriente continua

de voltaje variable; resistencias de 330 y 1,50k de 1 W; diodo (LED rojo); 2 multmetros;

placa de conexiones y cables.

Descripcin del multmetro

El multmetro es un instrumento que seutiliza para medir intensidades de corriente yvoltajes, tanto en corriente continua como en

alterna, y resistencias. Los modelos ms baratosno suelen tener escalas para medir intensidadesde corriente alterna y los modelos mscompletos pueden medir, adems, capacidades,frecuencias, temperaturas, etc.

Los multmetros pueden ser analgicos o digitales. La lectura se realiza en los analgicos pormedio de una aguja que se desplaza sobre una escala y en los digitales por medio de una pantalla enla que se muestran unos nmeros. Los digitales tienen mayor precisin y la lectura es ms cmoda.

En general, la mayora de los multmetros suelen tener las mismas entradas y mandos externos.Como ejemplo, en la figura 1 se muestra uno de los modelos digitales ms comunes.

Entradas principales Entradas para la medida de resistencias: V/ y

COM. La resistencia que se quiere medir debeestar aislada de manera que nicamente circule

por ella la corriente suministrada por el propiomultmetro.

Entradas para la medida de voltajes en corrientecontinua y en corriente alterna: V/y COM. Lasentradas V/ y COM se conectan a los puntoscon mayor y menor potencial, respectivamente.

De no ser as, en el caso de corriente continua, elvalor aparece precedido de un signo menos, loque indica que la polaridad est cambiada. Encorriente continua el aparato mide el valor medioy en corriente alterna el valor eficaz.

Entradas para la medida de corrientes en corrientecontinua y en corriente alterna: A y COM. Paracorrientes mayores de 2 amperios se debe utilizarla entrada 20A y mantener la lectura slo duranteun perodo corto de tiempo (esta entrada no suelellevar ningn tipo de proteccin interna). Encorriente continua el aparato mide el valor medioy si la lectura en la pantalla es positiva significaque la corriente circula desde la entrada mA o A a

FIGURA 1. Entradas y mandosprincipales de un multmetro digital.

0.000

ACA

DCA

OHM

DCV

ACV

V/COMA20A


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la entrada COM. En corriente alterna mide el valor eficaz. Mandos principales

Conmutador ON/OFF para la puesta en marcha del aparato. Conmutador para seleccionar las distintas magnitudes: resistencias (OHM), voltajes en

corriente continua (DCV) o alterna (ACV) e intensidades de corriente continua (DCA) oalterna (ACA).

Conmutador para seleccionar las distintas escalas. Cada escala se distingue por su valormximo o alcance. En la mayora de los multmetros, como en el de la figura, se emplea elmismo conmutador para seleccionar la magnitud y el alcance.

En esta prctica se utilizan dos multmetros, uno como el de la figura y otro ms simple. En esteltimo, la misma entrada sirve para medir V y A aunque se mantiene como entrada separada lacorrespondiente a la medida de corrientes de ms de 2 amperios. La posicin OFF de esteinstrumento es una de las posiciones del conmutador.

Objetivos- Medir resistencias, voltajes y corrientes.con un multmetro.

- Determinar las caractersticas de una resistencia y de un diodo.- Utilizar el ordenador para analizar medidas.

Conocimientos previosResistencias

Cuando se aplica un voltaje (V) entre los extremos de un conductor circula una corriente elctrica(I). La intensidad de la corriente es proporcional al voltaje aplicado (ley de Ohm):

R

VI= (1)

La inversa de la constante de proporcionalidad, caracterstica del conductor, es su resistencia.En la prctica se van a emplear resistencias de carbn cuyo valor viene identificado mediante un

cdigo de colores.Un conjunto de varias resistencias se puede sustituir por una nica resistencia equivalente. Si dos

resistencias estn asociadas en serie (el final de una con el comienzo de la otra) se cumple

21eequivalent RRR += (2)

y si estn asociadas en paralelo (el comienzo de una con el comienzo de la otra y el final de una conel final de la otra) se cumple

21eequivalent

111

RRR+= (3)

DiodosEl diodo es el componente base de la electrnica. Sus terminales, a diferencia de lo que ocurre

con la resistencia, no son equivalentes, y se designan con las letraspy n. La conduccin se producecuando el terminalpest conectado a un potencial positivo respecto al n, siempre y cuando este po-

tencial sea mayor que un cierto valor V0 llamado potencial de barrera (figura 2a). Cambiando la po-laridad del potencial aplicado, el diodo no conduce corriente (figura 2b). En el primer caso se diceque la polarizacin es directa y en el segundo que es inversa. Este comportamiento del diodo deter-

R1 R2

R1

R2


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mina su aplicacin en la conversin de corriente alterna en corriente continua (rectificacin).

FIGURA 2.Representacin y circuitos de polarizacin de un diodo

El diodo en polarizacin directa es equivalente a una fuerza electromotriz en oposicin, igual alpotencial de barrera V0y a una pequea resistencia interna r (figura 3a). En polarizacin inversaequivale a una resistencia de un valor muy elevado (figura 3b).

FIGURA 3.Equivalencia de un diodo en polarizacin a) directa y b) inversa.

Los diodos emisores de luz o LEDs (Light Emitting Diodes) representados en la figura 4, ademsde las caractersticas ya comentadas, producen luz infrarroja o visible para ciertas condiciones de

polarizacin directa. En los LED la patilla ms larga corresponde al terminalp.

FIGURA 4.Representacin de un LED

Procedimiento1. Identifica cada una de las entradas y de los mandos del multmetro.2.Medida de resistencias: Selecciona los clavijeros del multmetro en los que hay que hacer las conexiones y una de las

escalas para medir resistencias. Comprueba que cuando los terminales no estn conectados(resistencia infinita) aparece un 1 en la pantalla (siempre aparece un 1 cuando el valor que sequiere medir es mayor que el alcance de la escala empleada) y comprueba tambin que alcortocircuitar (unir directamente) los terminales aparece un cero en la pantalla.

Mide una de las dos resistencias instaladas en la placa de conexiones conectando el multmetroentre sus extremos. Vara la escala hasta obtener una lectura con una precisin del orden del 1%(3 cifras significativas).

I I~ 0Smbolo

(a) (b)

>V0

p

n

Smbolo Componente

I~ 0

(b)

R~ 10 M

I

(a)

>V0

V0

r


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Mide la otra resistencia y compara los valores obtenidos con los indicados por el fabricantemediante el cdigo de colores (cuadro colgado en una de las paredes del laboratorio).

Conecta las dos resistencias en serie y mide con el multmetro la resistencia del conjunto.Comprueba que el valor obtenido satisface la frmula (2), determinando tambin su errorabsoluto.

Conecta las dos resistencias en paralelo y mide con el multmetro la resistencia del conjunto.

Comprueba que el valor obtenido satisface la frmula (3), determinando tambin su errorabsoluto.

3. Medida de voltajes y corrientes: Dibuja en el cuaderno el esquema del circuito de corriente continua de la figura 5. Monta con ayuda de los cables el circuito de corriente continua de la figura 5. Al principio, el

botn giratorio que controla el voltaje de salida de la fuente de alimentacin debe situarse almnimo. Para mayor comodidad emplearemos dos multmetros, uno como ampermetro y otrocomo voltmetro. Selecciona los clavijeros en los que hay que hacer las conexiones en cada unode los dos aparatos. Selecciona la escala de 20 mA (DCA) en el multmetro instalado para medir

la corriente y la de 20 V (DCV) en el que se va a medir el voltaje. FJATE EN QUE ELAMPERMETRO SE INTERCALA EN SERIE EN EL CIRCUITO MIENTRAS QUE ELVOLTMETRO SE CONECTA EN PARALELO (siempre es as). NUNCA se debe colocar unampermetro en paralelo porque se estropea.NO CONECTES LA FUENTE DE ALIMENTACIN A LA RED ELCTRICA HASTA QUEEL CIRCUITO SEA REVISADO POR UN PROFESOR.

FIGURA5. Circuito de corriente continua. Estudio de la

respuesta de una resistencia

Con el botn que controla el voltaje de salida de la fuente al mnimo, pulsa el interruptor depuesta en marcha. Despus, aumenta el voltaje lentamente y mide la corrienteIpara distintosvalores de V. Mide a intervalos de 2 V y confecciona una tabla con estos valores. Al terminar,desconecta la fuente con el interruptor.

Representa con ayuda del ordenador la corriente I en funcin del voltaje Vy ajusta los puntoscon una lnea recta ya que se debe satisfacer la ecuacin (1) cuya representacin es una lnearecta de pendiente 1/R que pasa por el origen. Calcula la resistencia como inversa de la

pendiente y el nmero de cifras significativas igualando su error relativo al error relativo de lapendiente.

Dibuja en el cuaderno el esquema del circuito de corriente continua de la figura 6 y sustituye enel montaje la resistencia de 1,50 k por el diodo en polarizacin directa (el terminal p quecorresponde a la clavija roja debe conectarse al punto de mayor potencial, es decir, al punto ms

cercano del terminal positivo de la fuente dealimentacin).

FIGURA 6. Circuito de corriente continua. Estudio de larespuesta de un diodo

V

A

0,33 k

1,50 k

V

A

0,33 k


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Prctica n 5 5

Con el botn del mando que controla el voltaje al mnimo, pulsa el interruptor de puesta enmarcha de la fuente de alimentacin y aumenta el voltaje lentamente. Determina el valor V0(potencial de barrera) para el que empieza a pasar corriente y mide la corriente Ipara distintosvalores de V. Procura que el valor de la corriente no supere 20 mA ya que el LED puedeestropearse. Mide a intervalos de 0,1 V y confecciona una tabla con estos valores.

Monta el diodo en polarizacin inversa y comprueba lo que sucede.

Representa con ayuda del ordenador la corriente I en funcin del voltaje V. Utiliza todos lospuntos incluyendo el correspondiente a V0. Despus, para calcular la resistencia interna deldiodo r, representa, en otra grfica, slo los 4 o 5 ltimos puntos y ajstalos con una lnea recta.

Recuerda que hay que obtener como resultados finales los valores de V0 y r con sus cifrassignificativas.

Desconecta la fuente de alimentacin de la red elctrica y desmonta el circuito. COMPRUEBAQUE LOS MULTMETROS QUEDAN APAGADOS.

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