Instituto Politcnico NacionalEscuela Superior de Ingeniera Mecnica y ElctricaUnidad Profesional: Adolfo Lpez MateosDepartamento de Ingeniera ElctricaAcademia de Electrotecnia

LaboratorioAnlisis de Circuitos Elctricos I

Practica 3Conexin y Lectura de Multmetros, en funcin de Voltmetros, Ampermetros y hmetrosReglas de la Divisin de Tensin & Corriente

IntegrantesBoleta

Dionicio Abrajan Luis Fernando2014300443

Garrido Soto Rodrigo2014300636

Rojas Guilln Nstor Javier2009302082

Grupo: 4EV2Equipo: A-5Seccin: II

Realizacin: 11 de Mayo de 2015Entrega: 18 de Mayo de 2015

Profesores:M. en C. Jos scar Patln FraustoIng. Margarito Cabaas AmbrosioIng. Rogelio Cruz Garca

ndice.

Presentacin.Contenido [ndice].I. Objetivos.II. Introduccin Terica.a. Resistencia Elctrica.b. Cdigo de Colores de los Resistores.c. Diferencia de Potencial o Cada de Tensind. Corriente Elctrica.e. Regla Divisora de Tensin.f. Regla Divisora de Corriente.III. Procedimiento.a. Materiales & Accesorios Utilizados.b. Desarrollo.IV. Conclusiones Individuales.V. Bibliografa.AnexosA1. Hojas de Campo IndividualesA2. Memorias de Clculo [Simulacin Virtual: Multisim].

I. Objetivos.

Familiarizarse con el empleo de los multmetros analgicos y digitales principalmente con sus funciones bsicas como son las mediciones de resistencias (hmetro), medicin de tensin (Voltmetro) y medicin de corriente (Ampermetro) en corriente directa C.C. Observar las caractersticas de exactitud de los diferentes multmetros. Determinar analticamente y confirmar experimentalmente los efectos de carga de los voltmetros y los ampermetros. Comprobar experimentalmente las reglas de divisor de tensin y carga.

II. Introduccin Terica.

Resistencia Elctrica.Resistencia, es la propiedad fsica del resistor, y se opone al paso de la corriente elctrica, su unidad es el ohm []. La resistividad es la propiedad que tienen los materiales de resistir el paso de la corriente.

A tensin constante la resistencia de un material longitudinal (conductor) depende de: la longitud, el rea o seccin transversal, la resistividad y la temperatura.

La resistencia de dos conductores con diferente longitud, del mismo material, de igual seccin transversal y bajo las mismas condiciones de temperatura, es menor en el conductor de menor longitud y mayor en el conductor de mayor longitud; entonces, la resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud.

As mismo, la resistencia de dos conductores con diferente seccin transversal, del mismo material, de igual longitud y bajo las mismas condiciones de temperatura, es menor en el de mayor rea y menor en el de mayor rea, es decir: la resistencia es inversamente proporcional a su seccin transversal..

Tambin la resistencia que existe entre dos conductores de diferentes materiales, con la misma longitud, la misma seccin transversal y con las mismas condiciones de temperatura, es mayor en el conductor que tiene mayor resistividad y menor en el que tiene menor resistividad; por lo tanto: La resistencia es directamente proporcional a la resistividad del material.

As mismo, la resistencia de dos materiales conductores sometidos a diferentes condiciones de temperatura, del mismo material, de la misma longitud y de la misma seccin transversal, es mayor en el conductor que est sometido a menor temperatura: por lo que la resistencia es directamente proporcional a la temperatura.

De lo anterior, podemos concluir que el modelo matemtico representativo de las condiciones anteriores para la resistencia de los conductores es:

Donde:R = Resistencia []. = Resistividad [m].l = Longitud [m].A = rea transversal o rea [m2].

Cdigo de Colores de los Resistores.El valor de la resistencia de un resistor, se puede escribir de manera sobrepuesta, sin embargo, cuando el resistor es de poca potencia (resistores de carbn) las dimensiones son muy pequeas, esto dificulta saber su valor en la superficie del mismo, es estos casos se utiliza el cdigo de colores.

Las bandas de color se leen siempre de izquierda a derecha a partir del extremo que tiene la banda ms cercana a l.

Para las resistencias con cuatro bandas. Las dos primeras, representan el primer y segundo digito del valor de la resistencia, la tercera banda corresponde al factor mltiplo o submltiplo de 10 por el que se multiplicaran dichos dgitos, y la cuarta corresponde a la tolerancia establecida por el fabricante, Si la cuarta banda no tiene color, indica que la tolerancia es de 20%.

Para las resistencias con cinco bandas. El valor de la resistencia, se obtiene asignndole las tres primeras bandas el nmero correspondiente a los tres primeros dgitos del valor de la resistencia, la cuarta banda corresponde al factor de multiplicacin y la quinta, a la tolerancia.

ColorBanda 1Banda 2Banda MultiplicadoraTolerancia

Negro00X1

Caf11X101%

Rojo22X1002%

Naranja33X1000

Amarillo44X10000

Verde55X1000000,5%

Azul66X10000000,25%

Violeta77X100000000,10%

Gris88----------0,05%

Blanco99----------

OroX0,15%

PlateadoX0,1%

Valores de las bandas de los resistores.

Diferencia de Potencial o Cada de Tensin.Un divisor de tensin es un circuito en serie ya que la tensin de la fuente se divide en cada una de las resistencias. Las tensiones parciales de los elementos del circuito se pueden comparar entre: dos resistencias, entre una resistencia y la tensin total aplicada y entre grupos iguales de resistencias.

En el circuito siguiente, las cadas de tensin en las resistencias R2 y R3 son iguales a:

Circuito en Serie.

Dividiendo ambas tensiones, en las ecuaciones anteriores, y considerando que la corriente es la misma se obtiene la siguiente ecuacin.

En un circuito en serie la razn de las cadas de tensin que existe entre dos resistencias es igual a la razn de los valores de las resistencias correspondientes.

De la ecuacin anterior, corresponde a la regla divisora de tensin entre dos resistencias de un circuito en serie. De esta ecuacin se deduce, que las cadas de tensin en una resistencia con respecto a la otra son iguales a:

Asimismo, se puede hacer la comparacin entre las cadas de tensin de dos pares de resistencia cualesquiera del circuito y se cumple el principio de que la razn de las cadas de tensin entre ellas es igual a la razn de los valores de sus resistencias.

Para comparar las cadas de tensin entre un par de resistencias y la tensin total, consideremos ahora la tensin entre dos resistencias, cualesquiera, por ejemplo, entre las resistencias 1 y 2, entonces la cada de tensin en ambas es igual a:

La tensin total aplicada al circuito es igual a:

Dividiendo las ecuaciones anteriores, y simplificando, se obtiene que la tensin entre las dos resistencias es igual a:

Ahora, para comparar la cada de tensin entre cualquier resistencia con la tensin total aplicada. Del mismo circuito, la cada de tensin en cualquier resistencia es:

Dividiendo la cada de tensin en cualquier resistencia, (ecuacin anterior), entre la tensin total aplicada al circuito (V=IRT), y despejando la tensin en cualquier resistencia Vx se obtiene:

De lo anterior se concluye que en el divisor de tensin, la tensin en una resistencia, es igual al consiente entre dicha resistencia y la resistencia total multiplicada por la tensin aplicada.

Corriente Elctrica.La corriente elctrica i, se define como la rapidez de flujo de la carga, y tiene como unidad el ampere [A]

Donde:I: Es la corriente, en ampere [A]Q: Es la carga, en coulomb [C]T: Es el tiempo, en segundos [s]

En el sistema internacional de medidas (S.I.), un ampere es aquella corriente constante que, si se mantiene en dos conductores rectos y paralelos de longitud infinita, de seccin transversal circular despreciable, y separados un metro de distancia entre s, en vaco, producir entre ellos una fuerza de 2X107 Nwtones [N] por metro de longitud.

Por ejemplo, considrese un tramo corto de un conductor, el cual se corta de manera transversal con un plano imaginario, si las terminales presentan una diferencia de potencial, de tal manera que pueda hacer que 6,242X1018 electrones (1 Coulomb = 1C) pasen a travs de la seccin transversal a velocidad uniforme, de la terminal negativa a la positiva, en un segundo el flujo de carga forma una corriente de un ampere.Sentido electrnico y convencional de la corriente elctrica.

La fuerza de atraccin o repulsin por la accin de las cargas elctricas se determina mediante la Ley de Coulomb.

Donde:F: Fuerza, en Newton [N].Q1 & Q2: Cargas, en Coulomb [C].R: Distancia entre las cargas, en metros [m].K: Constante de Proporcionalidad.

Regla Divisora de Tensin.Un conjunto de resistencias en serie como se muestran a continuacin, se denomina divisor de tensin

Ejemplo de Divisor de Tensin.

Puesto que V1 = iR1 & v = i (R1+R2+R3),

Regla Divisora de Corriente.Una organizacin de resistencias, como se indica en la ilustracin siguiente, constituye un divisor de corriente. La relacin entre la corriente i1 por una rama y la corriente i muestra el funcionamiento de divisor. Un circuito con elementos en paralelo, es en esencia, un divisor de corriente, ya que las corrientes se dividen a travs de todos y cada uno de ello.

Ejemplo de Divisor de Corriente.

Entonces: Para el caso de un divisor con dos ramas tendremos:

Esto puede expresarse de la siguiente forma: En un circuito con dos ramas en paralelo, la relacin entre las intensidades por una rama y la total es igual a la relacin entre la resistencia por la otra y la suma de ambas resistencias.

III. Procedimiento.

Materiales & Accesorios Utilizados. Resistor de carbn de 18 [] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 82 [] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 180 [] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 820 [] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 18 [k] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 82 [k] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 1.8 [M] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W]. Resistor de carbn de 8.2 [M] nominales, 50% de tolerancia, 1 [V] o [W] Multmetro digital. Multmetro analgico Electromecnico. Interruptor de un polo un tiro. Tablero de conexiones. Fuente de alimentacin de Corriente Directa C.D. Cables de conexin. Programa de simulacin, MULTISIM.

Desarrollo.Como antesala a la sesin prctica, calculamos tericamente las cadas de tensin del primer circuito que a continuacin se muestra, llenamos la primera tabla que se muestra. Luego calculamos tericamente la corriente total del segundo circuito, por ley de Ohm, y llenamos la segunda tabla con nuestros resultados.

Circuitos para calcular, cadas de tensin y Corriente total. Para 18 & 82:

Para 180 & 820:

Para 18k & 82k:

Para 1.8M & 8.2M:

E= 10 [V]

RESISTORR1[]RESISTORR2[]CAIDAS DE TENSIN, EN VOLTS[V]

V1V2

18821.88.2

1808201.88.2

18 k82 k1.88.2

1.8 M8.2 M1.88.8

E= 3.0 [V]

RESISTORR1[]RESISTORR2[]CORRIENTESAM[mA]

CORRIENTE TOTALITCORRIENTE DE LA RAMA 1IR1CORRIENTE DE LA RAMA 2IR2

188230166.636.58

De las resistencias que nos proporcion el laboratorio, lemos su resistencia, mediante el cdigo de colores, despus medimos cada una, con el multmetro, tanto analgico como digital, en su funcin de hmetro y llenamos la siguiente tabla. En las ltimas tres resistencias, no pudimos leer el cdigo de colores, puesto que no tenan.

CARACTERSTICASRESISTOR

R1R2 R3 R4R5R6R7R8

COLOR DE LA 1ra BANDAPlataCafCafGrisGris

COLOR DE LA 2da BANDARojoGrisGrisRojoRojo

COLOR DE LA 3ra BANDACafVerdeNaranjaVerdeNaranja

COLOR DE LA 4ta BANDADoradoDoradoDoradoDoradoDorado

VALOR CODIFICADO []82018000018000820000082000

TOLERANCIA [%] 5 % 5 % 5 % 5 % 5 %

VALOR MEDIDO EN []

MULTMETRO DIGITAL8231.839 M19.9 k8.57 M81.7 k18381.617.9

MULTMETRO ANALGICO8 k200k16 k8.00 M72 k1808218

Para llenar la siguiente tabla, medimos la resistencia interna de los multmetros que tenamos a nuestra disposicin. Cuando desconectamos las puntas de algn multmetro, con el que aun contaba con ellas, medimos su resistencia.|

RESISTORESVLTMETROAMPRMETRO

VALOR NOMINALVALOR MEDIDOVALOR NOMINALVALOR MEDIDO

DIGITALRVM [M]ANALGICORVM [k]DIGITALRVM [M]ANALGICORVM [k]DIGITALRAM []ANALGICORAM []DIGITALRAM []ANALGICORAM []

RVM1032011.06315.57

MARCAASYCIITriplett

RAM9110151.15

MARCAASYCIITriplett

Despus implementamos los siguientes circuitos en la tablilla de conexiones proporcionada por el laboratorio, asegurando de regular la fuente de corriente directa C.D. a 10 V, para poder llenar la tabla siguiente, intercambiando los valores de los elementos resistivos (sustituir resistencias el tablero de conexiones) para poder tomar lecturas con los multmetros digitales y analgicos, en su funcin de voltmetro.

(a)(b)

(c)

(d)

SESIN EXPERIMENTAL.

VALORES MEDIDOS DE LAS RESISTENCIASE = 10 [V]

RESISTORES R1[]RESISTORESR2[]CAIDAS DE TENSIN[V]

VLTMETRO DIGITALVLTMETRO ANALGICO

V1V2V1V2

18821.757.6528

1808201.758.2528

18 k82 k1.88.2228.5

1.8 M8.2 M1.557.1917

SESIN VIRTUAL.

VALORES MEDIDOS DE LAS RESISTENCIASE = 10 [V]

RESISTORR1[]RESISTORR2[]CAIDAS DE TENSIN[V]

VLTMETRO DIGITALVLTMETRO ANALGICO

V1V2V1V2

18821.88.2N/AN/A

1808201.88.2N/AN/A

18 k82 k1.88.2N/AN/A

1.8 M8.21.8098.191N/AN/A

Para la sesin virtual anterior, no encontramos voltmetros analgicos, para llenar los campos correspondientes de la tabla. A continuacin, implementamos los siguientes circuitos, para medir la corriente, conectando una fuente de corriente directa C.D. a 3 V.

(a)(b)

(c)(d)

Y anotamos nuestras lecturas en la siguiente tabla.

SESIN EXPERIMENTAL.

VALORES MEDIDOS DE LOS RESISTORESE = 3.3 [V]

RESISTORR1[]RESISTORR2[]CORRIENTES[mA]

AMPRMETRO DIGITALAMPRMETRO ANALGICO

CORRIENTE TOTALITCORRIENTE DE LA RAMA 1I1CORRIENTE DE LA RAMA 2I2CORRIENTE TOTALITCORRIENTE DE LA RAMA 1I1CORRIENTE DE LA RAMA 2I2

1882.11.15.033.1.10

SESIN VIRTUAL.

VALORES MEDIDOS DE LOS RESISTORESCORRIENTES[mA]

RESISTORR1[]RESISTORR2[]

AMPRMETRO DIGITALAMPRMETRO ANALGICO

CORRIENTE TOTALITCORRIENTE DE LA RAMA 1I1CORRIENTE DE LA RAMA 2I2CORRIENTE TOTALITCORRIENTE DE LA RAMA 1I1CORRIENTE DE LA RAMA 2I2

1882203.28-166.6536.58N/AN/AN/A

Para la sesin virtual anterior, no encontramos ampermetros analgicos, para llenar los campos correspondientes de la tabla. A continuacin, se muestra grficamente, como se conectaron los elementos en el tablero de conexiones para llenar las dos tablas anteriores.

Interconexin en el tablero, para medir las resistencias y las cadas de tensin.

Interconexiones en el tablero, para medir la intensidad de corriente.

IV. Conclusiones Individuales.

Al concluir la elaboracin de esta prctica hemos obtenido nuevos conocimientos y fortalecidos otros al repetir el funcionamiento de los multmetros digitales y analgicos, sus conexiones y su forma de medir.

Tambin hemos observado ms a fondo la exactitud de los multmetros, determinamos de una forma un poco ms analtica los efectos de carga que ocurren en los multmetros tanto analgicos como digitales y las formas de conexin de estos.

Otros conocimientos adquiridos vienen siendo al tabla de colores de resistencia, el cmo se lee para as decodificar las resistencias tener su valor resistivo y que porcentaje de precisin tienen.Dionicio Abrajan Luis Fernando.

Como conclusin puedo detallar que adquirir el conocimiento de obtener los valores de las resistencias por medio de su cdigo de colores y el significado de su tolerancia sin la necesidad de un hmetro ayudara en el desarrollo y anlisis de los circuitos, al prevenir en la instalacin de los elementos que optemos por instalar o analizar.Garrido Soto Rodrigo.

En esta sesin, se reforzaron los conceptos de divisor de tensin y corriente, vistos en clase terica, al igual que las cadas de tensin. Comprobamos experimentalmente los datos obtenidos analticos y virtuales previos a la prctica.

A pesar de que, el cdigo de colores en las resistencias ya lo haba manejado, me sirvi esta sesin para recordarlo y refrescar mi memoria sobre el uso de este. Aun se me dificulta leer el multmetro analgico, pero voy progresando conforme pasan las sesiones prcticas del curso, en cuanto a las conexiones en el tablero de circuitos, aun ando un poco perdido, pero creo que hoy da ya puedo implementar un circuito moderadamente fcil en l, as como leerlo en papel (entenderlo). En cuanto a medir la resistencia que tiene cada aparato de medicin, fue realmente nuevo para m ese punto. No saba que se pudiesen guardar datos de una lectura anterior y afectar la nueva lectura a medir. Rojas Guilln Nstor Javier.

V. Bibliografa.

Circuitos Elctricos, 3ra. Edicin.Josep A. Edminister.McGraw Hill, Serie Shaum.

Anlisis Bsico de Circuitos Elctricos, 5ta. Edicin.David E. Johnson, Jhon L. Hilburn, Johnny R. Johnson, Peter D. Scott.Prentice Hall.

Electrotecnia I Circuitos Elctricos de Corriente Directa.Ing. Jos Antonio Martnez Hernndez.IPN-ESIME.

ANEXOS

----------------------------------------------Hojas de Campo Individuales ----------------------------------------------

----------------------------------------------Sesin Virtual, Multisim ----------------------------------------------

Sesin Virtual Multisim.Prueba Virtual, a 18 & 82 Prueba Virtual, a 18 & 82 kPrueba Virtual, a 1.8 & 8.2 MPrueba Virtual, Medicin de Intensidad de Corriente.

Prueba Virtual, a 180 & 820

Prueba Virtual, a 18 & 82 Prueba Virtual, a 180 & 820 Prueba Virtual, a 18 & 82 kPrueba Virtual, a 1.8 & 8.2 M

Simulacin Virtual, para medir corrientes con resistencias de 18 & 82