Embed Size (px)
DESCRIPTION
Informe de laboratorio I manejo de equipo
Citation preview
MANEJO DE EQUIPO DE LABORATORIO.
Juan David Burbano (1423133), Kevin David Pérez (1425650)
Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad del Valle, Cali, Colombia
Resumen
Esta práctica tiene como objetivo comprender el funcionamiento y uso del multímetro, ya que con este podemos hacer mediciones de voltaje, intensidad, continuidad eléctrica, resistencia, entre otras. También se busca entender la relación entre la corriente, resistencia y voltaje, por medio de la ley de Ohm la cual nos permite dar la proporcionalidad entre el voltaje y la corriente, y un factor de proporcionalidad el cual es la resistencia.
1. Introducción
El multímetro, es un instrumento electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad, se utiliza para medir diferentes magnitudes físicas eléctricas como medir resistencia, corriente, y voltaje. Para esto, este aparato tiene un selector y según su posición el actúa como voltímetro, amperímetro u ohmímetro.Para esta práctica se empleó para medir la corriente y el voltaje. El objetivo de esta práctica además de aprender a usar el multímetro, es calcular el valor de la resistencia en los diferentes circuitos aplicando la ley de Ohm para corriente continua.
2. Marco teórico:
La medición de voltaje, corriente y resistencia por medio del multímetro se da a cabo por la conexión de los determinados cables al correspondiente circuito, a la fuente de voltaje controlado la cual nos permitirá variar el valor de la corriente y por ultimo al reóstato o resistencia variable, la cual la usaremos en su valor máximo.
Todos estos valores están relacionados en la Ley de Ohm la cual nos dice que la corriente es directamente proporcional al voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia
I=VR
Esta ecuación funciona en la determinación de los cálculos a los circuitos en serie y en paralelo.
De esta ecuación se puede concluir además que si se realizara la gráfica V vs I, la pendiente de esta seria igual a la resistencia, ya que estos valores son constantes a medida que se realiza el proceso experimental.
En esta ocasión se usara la regresión lineal simple para hallar la recta que más se ajuste a los datos encontrados experimentalmente y así poder realizar la gráfica. Esta relación lineal puede expresarse como la ecuación de recta de la siguiente forma:
Y=mx+b
Donde m es la pendiente de la recta y b es el intercepto en el eje Y cuando x es cero.
Al usar las dos clases de circuitos, se debe de tener en cuenta que para cada uno existe una manera de hallar la resistencia equivalente. Estas expresiones son las siguientes:
Rserie=∑i
n
Rir
Rparalelo=( 1R1
+ 1R2
+…+ 1Rn
)−1
Por último se deben cuantificar los errores, para eso calcularemos el porcentaje de error relativo, el cual esta dado por la siguiente expresión:
%Error relativo=Error absolutoValor real
×100
Donde el error absoluto está dado por:
Error absoluto=|Valor real−Valormedición|
3. Montaje experimental
Los materiales y equipos utilizados en la práctica fueron:
• 3 resistencias
• 1 reóstato o resistencia variable
• 1 fuente de Voltaje controlado
• Juego de cables de conexión.
• 2 multímetros
Para realizar las mediciones se utilizó un multímetro Que es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales y pasivas como resistencias y capacidades. Se utilizó uno de los multímetros para medir la corriente como amperímetro y el otro como voltímetro para calcular la caída de potencial en cada uno de los circuitos. Para así evidenciar la relación lineal entre estas dos magnitudes.
Figura 1. : Multímetro.
Figura 2. : Esquema del montaje experimental (circuitos trabajados en serie).
Figura 3. : Esquema del montaje experimental (circuitos trabajados en paralelo).
Se llevaron a cabo las siguientes mediciones:
•Se comprobó que hubiese continuidad en todo el juego de cables
•medida del valor máximo de la resistencia variable.
• Se midió la resistencia equivalente en cada caso de ambos circuitos.
•se midió la corriente y se varió cada 10mA.
•se midió el voltaje correspondiente a cada corriente.
Se estudió la relación de la resistencia respecto a una cantidad específica de corriente y voltaje.
4. Resultados y análisis
Las mediciones de voltaje y corriente realizadas a los 4 tipos de circuitos se consignan en la tabla 1.
Tabla 1: Medición de la corriente y voltaje respecto a la cantidad de resistencias y la clase del circuito
Tras realizar la graficas V vs I y linealizar su tendencia se obtiene la pendiente que corresponde a la resistencia equivalente para cada tipo de circuito. Debido a la relación funcional entre el voltaje y la corriente que se define como:
I=VR
De donde se puede obtener la resistencia por medio del cociente voltaje – corriente, que es como se define la pendiente en cada una de nuestras gráficas. Como conocemos el valor real de cada una de las resistencias calculamos su resistencia equivalente teóricamente a partir de las ecuaciones presentadas anteriormente (se presentan en marco teórico) (valor real equivalente) y se comparan con los valores de las resistencias equivalentes medidos experimentalmente.
A continuación se mostraran los resultados obtenidos teóricamente calculados a partir de los valores reales de cada resistencia (resistencia equivalente real) Para cada uno de los circuitos faltantes y el valor obtenido por medio de la ecuación de la recta que nos muestra un diagnóstico de la precisión y exactitud de las mediciones realizadas experimentalmente.
CIRCUITO EN PARALELO CIRCUITO EN SERIE2 Resistencia 3
Resistencias1 Resistencia 2 Resistencia
I ± (A)
V ± (V)
I ± (A)
V ± (V)
I ± (A)
V ± (V)
I ± (A)
V ± (V)
0,36 0,25 0,36 0,24 0,34 0,35 0,30 3,270,33 0,24 0,33 0,22 0,32 0,33 0,28 3,080,30 0,21 0,30 0,20 0,30 0,31 0,26 2,860,27 0,19 0,27 0,18 0,28 0,29 0,24 2,650,24 0,17 0,24 0,16 0,26 0,27 0,22 2,430,21 0,15 0,21 0,14 0,24 0,25 0,20 2,180,18 0,13 0,18 0,12 0,22 0,23 0,18 1,960,15 0,11 0,15 0,10 0,20 0,20 0,16 1,760,12 0,09 0,12 0,08 0,18 0,19 0,12 1,300,09 0,07 0,09 0,06 0,16 0,17 0,10 1,09
Gráfica 1: circuito en paralelo con dos resistencias
Ecuación de la recta correspondiente a la gráfica:
Y=0.6808 X+0,0078
A partir de esta obtenemos una resistencia equivalente con un valor de 0,68. Debido a que conócenos el valor real de cada una de las resistencias calculamos su Resistencia equivalente real.
En paralelo:
Con 2 resistencias:
Rparalelo=( 12,2
+ 11)−1
Rparalelo=0,68Ω
Gráfica 2: circuito en paralelo con tres resistencias
Con 3 resistencias
Rparalelo=( 12,2
+ 11+ 1
10)−1
Rparalelo=0,64Ω
En serie:
Con una resistencia:
Gráfica 3: circuito en serie con una resistencia.
En serie:
Con una resistencia Valor real:
Requiv=1Ω
Valor experimental:
Requiv=1,02Ω
Gráfica 4: circuito en serie con dos resistencias.
Con dos resistencias:
Requiv=1Ω+10Ω
Requiv=11Ω
Se muestran los resultados obtenidos en las siguientes tablas.
Tabla2: Valores obtenidos de la resistencias equivalentes para circuitos en serie
Tabla3: Valores obtenidos de la resistencias
equivalentes para circuitos en paralelo.
Con los resultados obtenidos es evidente que se realizaron buenas mediciones experimentales, ya que las gráficas realizadas nos dan un indicio de la precisión y exactitud de cada uno de los valores medidos como corriente y voltaje. Por medio de la linealización de estos datos se obtuvo una pendiente que corresponde a la resistencia equivalente del circuito muy cercana a la obtenida teóricamente que corresponde a la resistencia equivalente real, cuyos valores son cercanos a los obtenidos de las resistencias equivalentes experimentalmente.
Calculamos el error para cada una de las resistencias equivalentes medidas experimentalmente Respecto a las resistencias reales equivalentes obtenidas a partir de los valores reales de cada una de las resistencias (resistencia equivalente real).
CIRCUITO EN SERIE
# DE RESISTENCIAS
VALOR REAL(Ω)
VALOR DE MEDICION(Ω)
VALOR DE PENDIENTE(Ω)
1 1 1,02 1,0152
2 11 10,9 11,027
CIRCUITO EN PARALELO
# DE RESISTENCIAS
VALOR REAL(Ω)
VALOR DE MEDICION
VALOR DE PENDIENTE(Ω)
2 0,68 0,69 0,6808
3 0,64 0,66 0,6667
Error absoluto para circuito en serie:
Con 1 resistencia:
Error absoluto=|1−1,02|
Error absoluto=0,02
Con 2 resistencias:
Error absoluto=|11−10,9|
Error absoluto=0,1
%error relativo para circuito en serie
Con 1 resistencia
%Error relativo=0,021×100
%Error relativo=2%
Con 2 resistencias
%Error relativo=0,111×100
%Error relativo=0,90%
Error absoluto para circuito en paralelo
Con 2 resistencias:
Error absoluto=|0,68−0,69|
Error absoluto=0,01
Con 3 resistencias:
Error absoluto=|0,64−0,66|
Error absoluto=0,02
%error relativo para circuito en paralelo
Con 2 resistencias
%Error relativo=0,010,68
×100
%Error relativo=1,47%
Con 3 resistencias
%Error relativo=0,020,64
×100
%Error relativo=3,12%
También es claro que se presenta un error mayor en la medición experimental de las resistencias equivalentes en paralelo que en las resistencias en serie.
Conclusiones:
Se comprendió el uso y el funcionamiento del multímetro para las mediciones de voltaje, corriente, y resistencia.
Se demostró la relación entre el voltaje, la corriente y la resistencia por medio de la ley de Ohm en el momento de las gráficas de Voltaje versus corriente, siendo la pendiente la resistencia equivalente del circuito, correspondiente a la hallada experimentalmente y teóricamente
Se observó que los cálculos de porcentaje de error relativo de los circuitos en paralelo son más altos que los circuitos en serie.
6. Referencias:
1. http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm
2. Guía de experimentación de Física II. 2015
