EXPERIMENTO No 9 CLASE DE INSTRUMENTACION

Índice

1. Objetivos de la práctica

1. Objetivo General
2. Objetivos específicos

1. Justificación
2. Límites y Alcances
3. Marco teórico
4. Marco conceptual
5. Conclusiones
6. Discusión del experimento
7. Bibliografía

EXPERIMENTO No 9

CLASE DE INSTRUMENTACION

1. Objetivos de la práctica

1. Objetivo General

Conocer los instrumentos  básicos que miden la electricidad disponibles en el laboratorio, sus características, su forma de medición, aplicando todos los conceptos teóricos estudiados anteriormente.

1. Objetivos específicos

• Aprender a interpretar diagramas eléctricos mediante el armado de un circuito sencillo.
• Aprender el uso del voltímetro y el multímetro, con las debidas precauciones.
• Aprender a diferenciar los dos tipos de corrientes; la continua y la alterna.

1. Justificación

Tras haber conocido teóricamente los conceptos básicos del campo de la electricidad, es necesario realizar una práctica de instrumentación, es decir conocer de manera didáctica los diversos equipos que nos ayudaran a medir la carga eléctrica en diferentes aspectos, el aprender a usarlos con precisión y con diversos cuidados nos serán útiles en la realización de prácticas futuras.

1. Límites y Alcances

El campo de la instrumentación eléctrica es muy extenso, solo se nos permitirá conocer los equipos más usados en la materia, experimentaremos la medición de corrientes con el voltímetro y el multímetro digital, conoceremos sus componentes y su uso correcto.

1. Marco teórico

La corriente eléctrica.-

Si dos cuerpos de carga igual y opuesta se conectan por medio de un conductor metálico, por ejemplo un cable, las cargas se neutralizan mutuamente. Esta neutralización se lleva a cabo mediante un flujo de electrones a través del conductor, desde el cuerpo cargado negativamente al cargado positivamente (en ingeniería eléctrica, se considera por convención que la corriente fluye en sentido opuesto, es decir, de la carga positiva a la negativa). En cualquier sistema continuo de conductores, los electrones fluyen desde el punto de menor potencial hasta el punto de mayor potencial. Un sistema de esa clase se denomina circuito eléctrico. La corriente que circula por un circuito se denomina corriente continua (c.c.) si fluye siempre en el mismo sentido y corriente alterna (c.a.) si fluye alternativamente en uno u otro sentido.

El flujo de una corriente continua está determinado por tres magnitudes relacionadas entre sí. La primera es la diferencia de potencial en el circuito, que en ocasiones se denomina fuerza electromotriz (fem), tensión o voltaje. La segunda es la intensidad de corriente. Esta magnitud se mide en amperios; 1 amperio corresponde al paso de unos 6.250.000.000.000.000.000 electrones por segundo por una sección determinada del circuito. La tercera magnitud es la resistencia del circuito. Normalmente, todas las sustancias, tanto conductores como aislantes, ofrecen cierta oposición al flujo de una corriente eléctrica, y esta resistencia limita la corriente. La unidad empleada para cuantificar la resistencia es el ohmio (Ù), que se define como la resistencia que limita el flujo de corriente a 1 amperio en un circuito con una fem de 1 voltio. Estas magnitudes pueden determinarce mediante el uso de distintos instrumentos de medición eléctrica que se hablaran con más detalle a continuación.

1. Marco conceptual

1. Componentes.-

1. La resistencia

Una resistencia es aquel elemento que ofrece una oposición al paso de la corriente. La densidad de corriente J en un punto interior de un conductor donde el campo eléctrico es E, está dada por la ecuación:

                                                  [pic 1]         (1)

A continuación, están dos tablas de: a) las resistividades a temperaturas ambiente y b) los coeficientes de temperatura de resistividad con valores aproximados a temperatura ambiente.

[pic 2][pic 3][pic 4]

[pic 5][pic 6][pic 7]

La densidad de corriente J en un conductor depende del campo eléctrico E y de la naturaleza del conductor. En general, la dependencia de J con E puede ser bastante compleja, pero para algunos materiales, especialmente los metales, pueden representarse bastante bien por una proporcionalidad directa. Para tales materiales la razón entre E y J es constante; se define la resistividad de un material determinado como la razón entre campo eléctrico y densidad de corriente:        

[pic 8]                          

Es decir, la resistividad es el campo eléctrico por unidad de densidad de corriente. A mayor resistividad, mayor campo eléctrico se necesita para establecer una densidad de corriente dada, o bien, menor densidad de corriente para un campo dado.

1. Instrumentos de medida.-

5.2.1 Voltímetro

Este instrumento mide las diferencias de potencial entre dos puntos y sus terminales deben conectarse a estos puntos. Un medidor de bobina móvil no puede utilizarse las diferencias de potencial entre, por ejemplo; dos esferas cargadas. Cuando se conectan sus terminales a las esferas, la bobina proporciona una trayectoria conductora de una esfera a otra. Habrá una corriente momentánea en la bobina, pero las cargas de la esfera variarán hasta que todo el sistema esté al mismo potencial. Sólo podrá utilizarse el voltímetro para este propósito si la resistencia del instrumento es tan grande que se requiera mucho tiempo para alcanzar el equilibrio. Así, un voltímetro ideal tiene una resistencia infinita, pero un galvanómetro de bobina móvil sólo puede desviarse por una corriente que pase por la bobina; por tanto , su resistencia debe ser finita.

[pic 9]

5.2.1.1   Clasificación de los voltímetros.-

Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento:

• Voltímetros electromecánicos

Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.

• Voltímetros vectoriales

Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.

• Voltímetros digitales

Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

 5.2.1.2  Uso

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.

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