1. “Año del Centenario de Machu Picchu para el Mundo”
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU
CURSO :LABORATORIO DE FISICAII
DOCENTE :FLORES MELENDEZ Juan Marcos
TEMA : EQUIPOS EN INSTRUMENTOS DE MEDIDA
FACULTAD :INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
INTEGRANTES : -CASTILLO RAMOS SOLIN
-CERDA ARELLAN JOSE LUIS
-
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CICLO : III
TURNO : NOCHE
HORARIO : MIERCOLES18:30 – 20:00 PM
F. REALIZACIÓN :MIERCOLES, 05 de Setiembre de 2012
F. ENTREGA : MIERCOLES, 12 de Setiembre de 2012
LIMA-PERU
2012
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2. LABORATORIO N° 01
EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA
1. OBJETIVOS
1.1 Conocer el manejo de los equipos e instrumentos de medida.
1.2 Aprender a utilizar los materiales o accesorios que son empleados en los experimentos sobre
electricidad y magnetismo.
1.3 Reconocer errores que se cometen al efectuar mediciones de corrientes, voltajes y resistencias.
2. MARCO TEORICO
Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñados según naturaleza de la
corriente, es decir, si es alterna, continua o pulsante. En todas ellas los parámetros a medir
generalmente son: voltaje de la tensión e intensidad de la corriente. Los instrumentos que miden la
tensión se denominan voltímetros y los que miden la intensidad amperímetros. Estos aparatos
varían según el tipo de corriente. Por ejemplo, no podemos medir la corriente alterna con un
amperímetro diseñado para medir corriente continua y viceversa. Otro instrumento de medición es el
ohmímetro el cual mide la resistencia eléctrica.
2.1 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
Según su precisión y tipo de trabajo se clasifican en.
1. Instrumentos de Laboratorio.
2. Instrumentos Portátiles.
3. Instrumentos de Tablero.
La precisión de un instrumento de medida depende del proceso tecnológico con que fue fabricado y
esto determina su clase. Los instrumentos de laboratorio tienen un alto grado de precisión
estando su clase o error porcentual entre 0 y 0.2%
Los instrumentos portátiles vienen fabricados con un error porcentual entre 0.5 y 2.5%. Los
instrumentos de tablero, de tipo operacional, están diseñados para fijarlos en un lugar específico
para cumplir funciones muy concretas y su error porcentual está ubicado entre 1.5 y 5%.
Por ejemplo:
¿Qué significado tiene decir que un instrumento es de clase 0.5%?
Esto significa que cuando el instrumento está midiendo en lo máximo de esta escala, hay un error
en la medición por el orden de 0.5%.
Otra forma de clasificación es:
1. Instrumentos analógicos: Son aquellos que utilizan el sistema de aguja y escala en la
medición.
2. Instrumentos digitales: Son aquellos hechos con una pantalla de cuarzo líquido u otro material.
Son instrumentos de alta precisión.
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3. Los instrumentos analógicos pueden clasificarse según el sistema motor de la aguja en:
1. Instrumentos Electrodinámicos. 2. Instrumentos de Inducción.
3. Instrumentos Electrostáticos. 4. Instrumentos Electrotérmicos.
5. Instrumentos Magnetoeléctricos. 6. Instrumentos Electromagnéticos.
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4. Los instrumentos analógicos tienen unos símbolos de información general que vienen
grabados en el cuadrante. Estos son:
1. Símbolos de Información General:
 Marca de fabrica
 Año de fabricación.
 Número de fabricación.
 Unidad de medición.
2. Símbolos correspondientes al uso:
 Símbolos del sistema motor:
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5.  Símbolos del sistema de corriente:
 Símbolos de posición de trabajo:
 Símbolos de tensión de prueba de aislamiento:
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6. 2.2 REFERENCIA DE ALGUNOS DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
UTILIZADOS EN EL LABORATORIO
2.2.1 VOLTIMETRO
Un voltímetro es aquel aparato o dispositivo que se
utiliza a fin de medir, de manera directa o indirecta,
la diferencia potencial entre dos puntos de un
circuito eléctrico. Se usa tanto por los especialistas
y reparadores de artefactos 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, dispositivos
presentes en cualquier casa de ventas dedicada a
la electrónica.Los voltímetros, en esencia, están
constituidos de un galvanómetro sensible que se
conecta en serie a una resistencia extra de mayor
valor. A fin de que durante el proceso de medición
no se modifique la diferencia de potencial, lo mejor
es intentar que el voltímetro utilice la menor
cantidad de electricidad posible. Lo anterior es
posible de regular con un voltímetro electrónico, el
que cuenta con un circuito electrónico con un
adaptador de impedancia.Para poder realizar la
medición de la diferencia potencial, ambos puntos deben encontrarse de forma paralela. En
otras palabras, que estén en paralelo quiere decir que se encuentre en derivación sobre los
puntos de los cuales queremos realizar la medición. Debido a lo anterior, el voltímetro debe
contar con una resistencia interna lo más alta que sea posible, de modo que su consumo sea
bajo, y así permitir que la medición de la tensión del voltímetro se realice sin errores. Para poder
cumplir con este requerimiento, los voltímetros que basan su funcionamiento en los efectos
electromagnéticos de la corriente eléctrica, poseen unas bobinas con hilo muy fino y de muchas
espiras, a fin de que, aún contando con una corriente eléctrica de baja intensidad, el aparato
cuente con la fuerza necesaria para mover la aguja.
2.2.1.1 CLASIFICACION
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.
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7.  Voltímetros electrónicos
Añaden un amplificador para proporcionar
mayor impedancia de entrada (del orden de los
20 mega ohmios) y mayor sensibilidad. Algunos
modelos ofrecen medida de "verdadero valor
eficaz" para corrientes alternas. Los que no
miden el verdadero valor eficaz es porque miden
el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata
de una señal sinusoidal perfecta, calculan el valor
eficaz por medio de la siguiente fórmula:
 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.
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8. 2.2.2 AMPERIMETRO
Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la
intensidad de corriente que está circulando por un circuito
eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de
amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.
Si hablamos en términos básicos, el amperímetro es un simple
galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de
corriente) con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia
shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, podemos
disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de
medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy
pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su
presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a
un circuito eléctrico.
El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la
actualidad los amperímetros utilizan un conversor
analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la
corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los
cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante.
2.2.2.1 CLASIFICACION
Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico,
electromagnético y electrodinámico, cada una de ellas con su respectivo tipo de amperímetro.
 Amperimetro Magnetoelectrico
Para medir la corriente que circula por
un circuito tenemos que conectar el
amperímetro en serie con la fuente de
alimentación y con el receptor de
corriente. Así, toda la corriente que
circula entre esos dos puntos va a pasar
antes por el amperímetro. Estos
aparatos tienen una bobina móvil que
está fabricada con un hilo muy fino
(aproximadamente 0,05 mm de
diámetro) y cuyas espiras, por donde va
a pasar la corriente que queremos
medir, tienen un tamaño muy reducido.
Por todo esto, podemos decir que la
intensidad de corriente, que va a poder
medir un amperímetro cuyo sistema de
medida sea magnetoeléctrico, va a estar
limitada por las características físicas de
los elementos que componen dicho
aparato. El valor límite de lo que
podemos medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100
miliamperios, luego la escala de medida que vamos a usar no puede ser de amperios
sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se
puede medir podemos colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir
amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivación
pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o podemos conectarlas
nosotros externamente.
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9.  Amperimetro Electromagnético
Están
constituidos por
una bobina que
tiene pocas
espiras pero de
gran sección.
La potencia que
requieren estos
aparatos para
producir una
desviación
máxima es de
unos 2 vatios.
Para que pueda
absorberse esta
potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión
suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de
valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no
podemos usar resistencias en derivación ya que producirían un calentamiento que
conllevaría errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua
como la alterna. Siendo solo válidas las medidas de corriente alterna para frecuencias
inferiores a 500 Hz. También se puede agregar amperimetros de otras medidas
eficientes.
 Amperimetro Electrodinámico
Los amperímetros con sistema de medida "electrodinámico" están constituidos por dos
bobinas, una fija y una móvil.
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10. 3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1 EQUIPOS Y MATERIALES
 Una (01) Fuente de Poder
 Un (01) Amperimetro analogico
 Un (01) Voltimetro analogico
 Un (01) Multimetro analógico Metra máx. 2
 Un (01) Multimetro Digital Prasek Premium PR-85
 Un (01) Multimetro Digital PeakTech 3340 DMM
 Un (01) Tablero para conexiones (Protoboard Leybold)
 Un (01) Reostato
 Puentes de conexión
 Cables rojo azul y negro
 Resistencias de carbón(47Ω, 100Ω,4.7kΩ, 10kΩ)
 Interruptores
FUENTE DE PODER AMPERIMETRO ANALOGICO
DFDFDF DFDFDF
DFDF DFDF
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11. DFDF DFDF
3.2 PROCEDIMIENTO
3.2.1 SISTEMA EXPERIMENTAL
 Realizamos el montaje experimental que se muestra más adelante reconociendo
cada equipo y material que se utilizará.
 Conectamos el Detector de Movimiento Vernier al canal DIG/SONIC 1de la interfaz.
 Iniciamos sesión con el Software Logger Pro; visualizándose en la PCdos gráficos:
la distancia vs. tiempo y velocidad vs. Tiempo, al cual se le puede agregar también
el de aceleración vs. tiempo.
3.2.2 TOMA DE DATOS
Este ítem hace referencia a la hoja elaborada durante el Laboratorio y firmada por el
docente que adjuntamos a este informe.
3.3 TRATAMIENTO DE DATOS
En este ítem mostraremos la información calculada y trabajada en la tabla Nro. 2
De esta tabla Nro. 2 trabajamos manualmente en hojas milimetradas las gráficas que adjuntamos
-POSICION vs TIEMPO
-VELOCIDAD vs TIEMPO
4. CUESTIONARIO
4.1 ¿Existe relación entre el valor de la aceleración de la gravedad y la masa del cuerpo
empleado?
4.2 ¿Qué factores pueden causar las diferencias entre el valor obtenido y el valor referencial
2
comúnmente aceptado para la aceleración de la gravedad. g = 9.8 m/s ?
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12. 4.3 Utilizando los datos de la tabla realice un ajuste de curvas de forma manual(Ver Anexo:
Graficas y Ajuste de Curvas), para la grafica h vs t (altura vs tiempo) y determine el valor de
la aceleración de la gravedad. Compare este resultado obtenido experimentalmente con el
2
valor referencial(9.8 m/s ). Indicar el error absoluto y el error relativo porcentual.
2
4.4 Demostrar que el valor de la gravedad de referencia es 9.8 m/s , considerando la masa y el
radio ecuatorial de la tierra constantes. (Ver Apéndice B: ConstantesFísicas)
5. OBSERVACIONES
5.1
5.2
5.3
5.4
6. CONCLUSIONES
6.1
6.2
6.3
7. RECOMENDACIONES
Culminado el laboratorio en conjunto con mis compañeros de grupo concordamos entre todos en las
siguientes recomendaciones:
7.1 Cuando trabajemos en equipo, debemos limitar en lo posible el número de personas y cosas a
nuestro alrededor, esto nos permitirámantener nuestra seguridad y la de nuestros compañeros.
7.2 Se evitar el amontonamiento desordenado de puntos conductores, aparatos y otros objetos, esto
solo conduce a pensar descuidadamente y a ocasionar corto circuito, choques eléctricos y otros
accidentes. No permita estas condiciones de trabajo. Desarrolle hábitos de procedimientos
sistemáticos.
7.3 Se debe tener mucho cuidado con los capacitores, pueden retener la carga durante algún tiempo.
No sólo solo sufrir de un choque peligroso sino que hasta puede ser fatal. Si se excede la tensión
nominal de los capacitores electrolíticos se pueden invertir sus polaridades e incluso explotar.
7.4 Se debe conectar en paralelo; o sea, directamente sobre los extremos del equipo elemento del
circuito que se desea medir, pero nunca sobre un conductor ya que sobre los conductores la caída
de voltaje es muy pequeña.
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13. 7.5 Verifique que el circuito en el cual trabaja, no tenga cables sin aislantes (pelados), si su aislamiento
está roto o agrietado, no haga uso de ellos. Por lo que, evite hacer conexiones entre cables, en
donde queden libres sus extremos.
7.6 Aunque prudente, no es necesario cortar la energía para conectarlo, a menos que el equipo a medir
sea tan complicado que se pueda hacer un cortocircuito con la puntas del voltímetro o que ponga
en peligro la vida de la persona que realiza la medición.
7.7 Nunca se debe intentar medir alta tensión con un voltímetro común porque se corre el riesgo de
recibir una descarga eléctrica.
7.8 Previamente a la conexión de un voltímetro se debe conocer aproximadamente el valor de la
tensión ya que estos aparatos están diseñados para diferentes rangos de voltaje (por ejemplo:
hasta 300 voltios, 100 voltios, 1500 voltios, ó 1.5 K.V., 300 voltios o 3 K.V., etc).
8. REFERENCIAS
8.1 LIBROS
Electricidad Basica 7° Grado
10ª edición
Caracas
Cabrita, O. y Dominguez, P. (2006)
d
F
F
F
f
8.2 PAGINAS WEB
http://www.lawebdefisica.com/
Df
Df
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