INSTRUMENTOS Y MATERIALES UTILIZADOS EN EXPERIMENTOS SOBRE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

OBJETIVOS

Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso corriente en los experimentos de electricidad y magnetismo.

Aprender a emplear el voltaje de alimentación correspondiente, las escalas, los rangos de lectura y las limitaciones y capacidades del instrumento.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS

1Fuente de voltaje 0 – 20 v Cables de conector 4 Resistencias 1Multitester 2 Reóstatos 1 Voltímetro 1Amperimetro

MARCO TEORICO

Las magnitudes eléctricas no se pueden medir por observación directa y por ello se utiliza alguna propiedad de la electricidad para producir una fuerza física susceptible de ser detectada y medida. Por ejemplo, en el galvanómetro, uno de los primeros instrumentos de medida que se inventó, la fuerza que se produce entre un campo magnético y una bobina por la que circula una corriente eléctrica produce una desviación de la bobina. Dado que la desviación es proporcional a la intensidad de la corriente se utiliza una escala calibrada para medir la intensidad de la corriente eléctrica. La acción electromagnética entre corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas y el calentamiento provocado por una resistencia

conductora son algunas de las propiedades de la electricidad utilizadas para obtener mediciones analógicas.

Calibración de los Medidores

Para garantizar la uniformidad y la precisión de las medidas de los medidores eléctricos se calibran de acuerdo con los patrones de medida aceptados para una determinada unidad eléctrica, como el ohmio, el amperio, el voltio o el vatio.

Patrones Principales y Medidas Absolutas

Los patrones principales del ohmio y el amperio se basan en definiciones de estas unidades aceptadas a nivel internacional y basadas en la masa, la longitud del conductor y el tiempo. Las técnicas de medición que utilizan estas unidades básicas son precisas y reproducibles. Por ejemplo, las medidas absolutas de amperios implican la utilización de una especie de balanza que mide la fuerza que se produce entre un conjunto de bobinas fijas y una bobina móvil. Estas mediciones absolutas de intensidad de corriente y diferencia de potencial tienen su aplicación principal en el laboratorio, mientras que en la mayoría de los casos se utilizan medidas relativas.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Es un dispositivo que suministra una corriente eléctrica, a un equipo, circuito o instrumento, debido a la diferencia de potencial establecida en sus terminales. Ejemplos de fuente de alimentación: La batería, los adaptadores, etc. Existen fuentes que suministran corriente alterna o corriente continua, así como también las hay de voltaje variable o voltaje continuo (fijo). Hay fuentes que suministran corriente eléctrica (output), modificando la corriente eléctrica que reciben de la red de suministro eléctrico (input).Otras fuentes conocidas como baterías o pilas, suministran corriente eléctrica debido a una reacción química en su interior.

VOLTIMETROS

Es un instrumento que permite medir la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de un circuito.

El voltímetro usado en el laboratorio generalmente se usa para medir diferencias de potencial de corriente continua o directa (DC) por lo tanto al utilizarlos hay que observar la polaridad, pues posee un terminal positivo y uno negativo.

Representación simbólica del Voltímetro

AMPERÍMETROS

Son instrumentos que se utilizan para medir la intensidad de corriente que circula a través de un ramal de un circuito eléctrico. El amperímetro posee polaridad por lo que esta debe ser considerada al colocar dicho instrumento en un circuito eléctrico.

Representación simbólica del Amperímetro

MULTÍMETRO O MULTITESTER

Un multímetro, también denominado polímetro, o tester, es un instrumento multiprobador muy usado para medir diferentes cantidades físicas asociadas a circuitos de corriente con solo escoger el “modo” de lectura mediante un selector.

El multímetro puede medir:

La diferencia de potencial o voltaje alterno (ACV) de fuentes de alimentación con salida alterna o ramales de circuitos alimentados con voltaje alterno.

La diferencia de potencial o voltaje directo (DCV) o continuo de fuentes de alimentación con salida continua o ramales de circuitos alimentados con voltaje continuo (caída de tensión).

La intensidad de corriente eléctrica de ramales de circuitos tanto de corrientes alterna como de corrientes directas.

El ohmiaje de las resistencias presentes en un circuito y por ende la continuidad (resistencia cero) en un ramal de un circuito.

RESISTENCIA

Propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina según la llamada ley de Ohm, cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω. En algunos cálculos eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, mho.

La resistencia de un conductor viene determinada por una propiedad de la sustancia que lo compone, conocida como conductividad, por la longitud por la superficie transversal del objeto, así como por la temperatura. A una temperatura dada, la resistencia es proporcional a la longitud del conductor e inversamente proporcional a su conductividad y a su superficie transversal. Generalmente, la resistencia de un material aumenta cuando crece la temperatura.

Una resistencia típica de carbón contiene grafito (una forma conocida de carbón). El grafito se encuentra suspendido en un recipiente de adhesivo duro, el cual generalmente está rodeado por una cubierta plástica con el código de color pintado en ella.

Examina las resistencias de carbón que han sido cortadas en sección transversal como se muestra en el siguiente diagrama.

Sección transversal de una Resistencia de Carbón.

Por medio de una ecuación sencilla es posible conocer la resistencia en términos de la diferencia de potencial ΔV y de la corriente I.

RV≡ΔI

Si la diferencia de potencial en un circuito se mide en Volts y la corriente en Amperes, a la resistencia se le asigna la unidad de Ohm (que es igual a 1 Volt/1Ampere) y se representa por la letra griega Ω (Omega).

Lo importante de las resistencias de carbón es que nos dan un valor conocido de la resistencia por medio del código de colores, así como la tolerancia (exactitud garantizada) por parte del fabricante. Las resistencias de carbón se marcan con bandas de colores que nos dan su valor en Ohms.

Cada color tiene un número asociado como se muestra en la siguiente tabla.

El valor de la resistencia en Ohm, donde los colores en las bandas A, B, y C representan los dígitos de la tabla. La banda D representa la “Tolerancia” de la resistencia. s = AB×10C×±D%

Como ejemplo en la figura se representa una resistencia. Los colores de las dos primeras bandas corresponden a los dígitos 1 y 2 y el multiplicador es 10 por lo tanto su valor es 12×103 o 12, 000 Ω. La tolerancia es ±20%. El valor puede, de hecho, ser tan grande como 14,400 Ω , o tan pequeño como 9600 Ω.

TRANSFORMADOR

Son aparatos que permiten modificar el voltaje y por ende la intensidad de una corriente alterna usando el principio de inducción electromagnética. Se componen esencialmente de un núcleo de hierro dulce (laminado en forma de marco) sobre el cual se enrollan dos circuitos uno de pocas espiras de alambre grueso y otro de muchas espiras de alambre delgado. Cuando la corriente alterna circula por uno de ellos, se produce un flujo magnético variable que origina en el otro enrollamiento una corriente inducida de la misma frecuencia pero con diferente voltaje o intensidad. El circuito que recibe la corriente a transformar se llama primario y aquel en el cual se transforma la corriente se llama secundario.