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UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 LABORATORIO DE ELECTOMAGNETISMO NO. 4 MEDIDAS DE RESISTENCIAS INTEGRANTES: ATENCIO ALVAREZ IVAN MOLINA LUIS ESTEBAN MORON CORRALES VALERIA PALLARES FRAGOZO CIRO SAN MARTIN GUTIERREZ BRANDON Trabajo presentado como requisitos de evaluación parcial en la asignatura de electromagnetismo grupo 12 al profesor: LIC. JUAN PACHECO FERNANDEZ. UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTADAD DE INGENERIAS Y TECNOLOGIAS VALLEDUPAR-CESAR. 2015 1 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 CONTENIDO PAG. 1. Introducción 3 2. Objetivos 4 3. Marco Teórico 5 4. Materiales 7 5. Procedimiento 8 6. Análisis de Resultados 9 7. Conclusión 11 8. Bibliografía 12 9. Anexos 13 2 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 1. INTRODUCCIÓN El siguiente informe lo realizo con el fin de dar a conocer la importancia de la ley de Ohmios aplicada a las resistencias eléctricas, sacar los valores de la franja decolores, aplicación del Ohmímetro y el margen de error que nos dan dichas resistencias. También doy a conocer la importancia de las resistencias en los circuitos eléctricos en serie y en paralelo. El estudio de la ley de Ohm y los circuitos de corriente continua es un excelente método para aprender a manejar conexiones e instrumentos de medida como el voltímetro, amperímetro y fuente de alimentación y darse cuenta de que es fácil confundir una conexión, con lo que la experiencia no funciona. Esto pone de manifiesto la necesidad de tener un esquema del montaje antes de iniciar cualquier manipulación. Además es de severa importancia realizar este tipo de experiencias dentro del laboratorio, para así poder poner en práctica aquellos conceptos teóricos, para luego sacar nuestras propias conclusiones y repercusiones al respecto. Debido a la existencia de materiales que dificultan más el paso de la corriente eléctrica que otros, cuando el valor de la resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, si la resistencia aumenta, la corriente disminuye y, viceversa, si la resistencia disminuye la corriente aumenta, siempre y cuando, en ambos casos, el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado, de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante. Fig. 1.1 (medición de resistencias) 3 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 2. OBJETIVOS Medir resistencias utilizando dos métodos: el del código de colores y directamente con el óhmetro. Así como estudiar la diferencia entre las medidas de dos o más resistencias cuando éstas se colocan en series o en paralelo utilizando el Protoboard. 3. MARCO TEÓRICO 3.1 Medida de una resistencia: Una resistencia se puede medir directamente utilizando un tester análogo o digital utilizándolo en la posición con el símbolo Ω (omega). También se puede determinar su valor utilizando un código de colores el cual nos indica por medios de bandas el valor de ésta con una tolerancia determinada. En la segunda parte de la experiencia se determinará el valor de algunas resistencias utilizando el código de colores que se presenta a continuación. CODIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS Fig. 3.1 (código de colores para resistencias) 4 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 Suponga por ejemplo una resistencia con las siguientes bandas Rojo Violeta Negro Dorado El valor en Ohmios de la resistencia se determina de la siguiente manera: Rojo: 2 Violeta: 7 Negro: o Dorado: 5% de tolerancia Luego el valor será 27 x 100 = 27 ± 5% La primera banda indica el primer dígito, la segunda el segundo y la tercera el exponente de la potencia de 10. La cuarta banda indica la tolerancia. El valor de la resistencia es entonces 27.00 ± 1.35 Ohmios, esto quiere decir que, según el fabricante, el valor de la resistencia debe estar comprendida entre 25.65 y 28.35 Ohmios. 3.2 Tipos de resistencias: Las resistencias de usos más difundido son las pirolíticas, que consisten en una capa de compuesto conductor parecido al carbón, el grafito, depositada sobre un pequeño cilindro conductor; tiene dos contactos en los extremos y el cilindro se graba en forma espiral para lograr la resistencia indicada (ver fig. anterior). Posteriormente se recubre de una capa aislante, sobre la que se marcan las bandas de colores. También se usan con frecuencia las de película metálica, que, desde el punto de vista constructivo, son muy parecidas a las anteriores, salvo en que la capa conductora es de una aleación metálica. Otro tipo de resistencia muy utilizada es la resistencia bobina, que se utilizan para potencias elevadas; suelen utiliza a partir de los 4w y suelen ser vitrificadas o estar dentro de una forma cerámica. Suelen emitir bastante calor durante su funcionamiento. Véase en la (fig. 3.2.1) Fig. 3.2.1 (tipos de resistencias) 5 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 3.3 Unidades de medidas: La unidad de medida es el ohmio que se representa por la letra griega Ω. También es frecuente la utilización de múltiplos y submúltiplos. La letra K sustituye al punto de los miles y la letra M al de los millones. Cuando se utiliza la K o la M no se escriben los ceros situados a la derecha. Ej., una resistencia de 10 000 ohmios se represente en todas las ocasiones y especialmente en los esquemas por 10K y no se escribe el símbolo Ω; una resistencia de 5600 Ω se representa por 5K6 y una resistencia de 1.200.000 Ω se representa por 1M2. En ocasiones y para valores bajos, puede aparecer en el esquema de algún equipo 4R7 en vez de 4,7Ω. 1.4 El marcado: Las resistencias de pequeño tamaño se marcan con un código de barras que identifica su valor de resistencia y su tolerancia. El color del cuerpo de estas resistencias puede variar de color según el modelo y el fabricante, puede ser de color marrón, verde, azul arena, etc. Las resistencias de mayor tamaño, es decir las que disipan una mayor potencia, tienen marcado directamente en cifras su valor y tolerancia y suelen incluir también el anagrama del fabricante y la fecha de fabricación. 1.4 Resistencias de bajo valor: Las resistencias de bajo valor se marcan de la misma manera, pero hay que tener en cuenta que, si la tercera banda es de color oro, hay que dividir entre 10 y, si es de color plata, hay que dividir entre 100. Por ej.: si los colores son marrón, rojo, oro y oro. Las dos primeras cifras 12, la banda oro indica dividir por 10 y la tolerancia es del 5%. El valor es, por tanto, 1,2Ω. 4. MATERIALES 1 multímetro. 10 resistencias de diferentes rangos. 2 resistencias variables o reóstatos. 1 Protoboard 6 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Primera Parte: Manejo y Reconocimiento del Protoboard La siguiente figura muestra un protoboard: Fig. 5.1 (secciones del protoboard) Con el tester verifica cuales son los puntos continuos, ubicando la perilla del tester en la posición para medir resistencia y desarrolla el siguiente procedimiento: a. Escoge uno de los dos tableros centrales y ubica uno de los terminales del tester en uno de sus orificios. Ubica la otra punta, primero, en varios orificios que hagan parte de la misma fila del orificio y luego en varios que hagan parte de su columna. Observa que registra el tester para cada uno de los casos. b. Repite el procedimiento para el otro tablero central y para los dos tableros externos. c. Reflexiona sobre qué significa que la resistencia entre puntos sea cero. d. Realiza un esquema que explique cómo se establece la continuidad en el protoboard. e. Concluye cual es la funcionalidad del protoboard y destaca su importancia. f. Concluye sobre lo que representa la continuidad entre dos puntos. 7 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 5.2. Segunda Parte: Medida de Resistencias 5.2.1. Tome 10 resistencias y determine su valor utilizando el código de colores. Representa cada resistencia con sus bandas de colores y al frente determina su valor y calcula la tolerancia. Al final presenta el valor con su margen de error o incertidumbre. 5.2.2. Utiliza el multímetro y verifica los valores de las resistencias. ¿Qué puedes decir de estos valores? ¿Cuál de los dos métodos será el más confiable? ¡Explica por qué! 5.2.3. Investiga qué relación tiene la longitud y el grosor de las resistencias con la potencias de estas. 5.2.4. Toma resistencias variables (reóstatos) y mide con el multímetro sus valores mínimo y máximo y establece su escala. 5.2.5. Usando dos resistencias distintas pero del mismo orden de magnitud, determine el valor de resistencia de cada una de ellas y de las mismas cuando se las conecta, utilizando el protoboard, en una configuración a. En serie. b. En paralelo. Compare los valores medidos con los predichos teóricamente y determine el error relativo para cada caso. 8 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 5. ANALISIS DE RESULTADOS Primera parte: a. Para el caso de los dos tableros centrales, al colocar una de las terminales del multímetro en uno de sus orificios y la otra punta en varios orificios de la misma fila, el multímetro registró un valor de 1 indicando ausencia de continuidad. Por el contario, al ubicar la otra punta en todos los demás orificios de la misma columna, el multímetro registró un valor de 0.00. b. Para el caso del tablero central se registró el mismo valor que en el anterior inciso. Por su parte, para el caso de los dos tableros externos, al colocar una de las terminales del multímetro en uno de sus orificios y la otra punta en varios orificios de la misma fila (inicialmente entre orificios anteriores a la mitad indicada por la letra M y luego entre orificios posteriores), el multímetro registró un valor de 0.00, indicando continuidad. Después, al realizar lo mismo, pero entre orificios de ambos lados de la mitad indicada por la letra M, el multímetro registró un valor de 1, indicando que no hay continuidad entre ambas mitades. Finalmente, al colocar la otra punta en el otro orificio de la misma columna, el multímetro también registró un valor de 1, indicando ausencia de continuidad. c. Que la resistencia entre punto sea cero, significa que no hay continuidad por eso cuando estamos en los tableros central formados en fila y en los externos formados en columnas no hay continuidad es porque las resistencia están en cero. d. 9 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 e. Es una especie de tablero con orificios, en la cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para armar circuitos. Como su nombre lo indica, esta tableta sirve para experimentar con circuitos electrónicos, con lo que se asegura el buen funcionamiento del mismo. El protoboard permite la prueba de los componentes utilizados para evaluar su funcionamiento antes de proceder a soluciones más estables y definitivas. Las conexiones internas de la placa conectan a los componentes entre si. Ejemplo: véase en (fig. 5.1.1) Fig. 5.1.1 (medición de resistencias) f. La continuidad eléctrica entre dos puntos representa o indica que es posible establecer un circuito eléctrico completo que permite el paso de la corriente eléctrica a través de dichos puntos. 10 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 Segunda parte: a. RESISTENCIA (teórico) 2,2 M 100K 2,7K 10 1 220 120k 1M 330 1,2K PRACTICO TOLERANCIA MAXIMO MINIMO 2,18 M 100K 2,72K 10,4 1,3 217 119,6k 0,99M 338 1,17K 110K 5K 135 0,5 0,05 11 6k 10K 16,5 60 2,31 M 105K 2,83K 10,5 1,05 231 126k 1,1M 346,5 1,26K 2,09 M 95K 2,56K 9,5 0,95 209 114k 990K 313,5 1,14K b. El multímetro tiene más precisión a la hora de determinar el valor de cada resistencia, ya que este genera un valor fijo en cada medida, mientras que con el código de colores no siempre se obtiene un dato real de cuál es la medida de las resistencias. c. El tamaño de una resistencia tiene que ver con la cantidad de potencia que soporte. Así, cuanto más flujo de corriente esté diseñada para soportar, más grande será y generará más potencia. Las más comunes son las de 1/2 Watts y 1 Watts. d. RESISTENCIA VARIABLE MAXIMO MINIMO 10K 10,88K 3,6 50K 52,8K 3,6 e. RESISTENCIAS DE 220 Y 330 CIRCUITO SERIE PARALELO TEORICO 550 132 PRACTICO 548 131 Error relativo para los casos de resistencias en serie y paralelo. 11 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 𝑬= ⎸𝑴 − 𝒎⎹ ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝑴 Donde la M es el valor teórico, y la m es el valor experimental 𝑬= 𝟓𝟓𝟎−𝟓𝟒𝟖 ∗ 𝟏𝟎𝟎 𝟓𝟓𝟎 = 𝟎. 𝟑𝟔 E serie = 0.36% 𝑬= 𝟏𝟑𝟐−𝟏𝟑𝟏𝜴 ∗ 𝟏𝟑𝟐 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟕𝟓 E paralelo = 0,75% Los resultados arrojados en la medición son cercanos comparándolos con los valores nominales de las resistencias, pero lo importante es que a pesar de que los valores medidos no sean iguales a los que muestran las resistencias, estas se encuentran en el rango de incertidumbre que presentan con la cuarta banda. 12 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 6. CONCLUSION Con la realización del anterior proyecto se dio a conocer y comprendí que: El valor de las resistencias se puede medir por medio de la franja decolores. Al medirlo con el Ohmímetro puede dar un valor mayor o menor que al medirlo con la franja de colores. Podemos calcular el margen de error dividiendo el valor calculado en colores por el valor medido por el Ohmímetro. Aprendí a medir los valores con el Ohmímetro desde diferentes nodos. Comprendí la importancia de las resistencias y del Ohmímetro en la vida real. 13 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 7. BIBLIOGRAFIA 1. Física Universitaria Novena Edición, Sears, Zemansky, Freedman y Young. Editorial Addison-Wessley Longman. Volumen 2. 2. Física Re – Creativa, Salvador Gil y Eduardo Rodríguez. Prentice Hall – Buenos Aires. 2001. 3. Alonso, M. Finn, J.E., Física, volumen 2, Addison-Wesley Iberoamericana, México, 1995. 4. Serway, Raymond A. FÍSICA, tomo 2, cuarta edición, McGraw-Hill, México, 1997. 14 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 ANEXOS: Anx 1. (Medición de resistencias) Anx 3. (Valor practico de resistencias) Anx 2. (Medición de continuidad) Anx 4. (Valor practico de resistencias) 15 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 Anx 5. (Toma de datos) Anx 6. (Toma de valores resistivos) Anx 7. (Medición de resistencia variable) Anx 8. (Medición de circuito en serie) Anx 1. (Medición de circuito en paralelo) 16 UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR 2 FACULTAD DE CIENCIAS TECNOLÓGICAS E INGENIERÍAS 0 1 5 17