1 Instrumentación

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Práctica: Introducción a la Instrumentación 
Profesores: Mónica María Rico C y Alexander Osorio -Versión de prueba 2013-03 
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE OCCIDENTE 
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS 
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES 
LABORATORIOS DE FÍSICA 
 
Introducción a la Instrumentación 
Objetivo 
 Familiarizarse con el uso del multímetro, analógico o digital, como instrumento para medir 
resistencias, voltajes y corrientes. 
 Aplicar el conocimiento de incertidumbres a las medidas con multímetro. 
Presentación 
Cuando encendemos una luz, conectamos el filamento de alambre de la bombilla a través de 
una diferencia de potencial o voltaje, lo que causa que la carga eléctrica fluya a través del 
alambre, en forma similar a la que una diferencia de presión en una manguera de jardín provoca 
que el agua fluya a través de la manguera. El flujo de carga constituye una corriente eléctrica, 
la cual se establece siempre y cuando exista un camino cerrado o circuito. 
Este flujo experimenta una oposición a su paso a través del circuito. En un circuito los 
dispositivos que cumplen esta función se denominan resistores o resistencias y se representan 
con el siguiente símbolo: 
 
Figura 1. Símbolo de resistencia en un circuito 
Las resistencias suelen fabricarse de carbono encerrado en una cubierta plástica o cerámica. 
El valor de la resistencia está indicado por tres o cuatro bandas de color sobre la cubierta. En 
el anexo se explica como se determina el valor de las resistencias a partir de este código de 
colores. 
Este valor también puede ser determinado directamente a través de un dispositivo denominado 
ohmímetro. Las corrientes y voltajes también pueden ser medidos a través de medidores 
llamados amperímetros y voltímetros, respectivamente. A menudo, estas cantidades pueden 
medirse a través de un solo medidor denominado multímetro que se puede cambiar de un uso 
 
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a otro con tan solo hundir un botón o girar una perilla. La figura 2 muestra los símbolos de 
amperímetro y voltímetro que se usan a menudo en los circuitos. 
 
Figura 2a. Símbolo de voltímetro Figura 2a. Símbolo de amperímetro 
Para medir la corriente a través de un resistor en un circuito simple, se conecta el amperímetro 
en serie con el resistor como se muestra en la figura 3a, tal que la corriente es la misma en el 
amperímetro y en el resistor. Un amperímetro tiene una resistencia insignificante de tal manera 
que la corriente a ser medida no se afecta. 
 
Figura 3a. Conexión para medir corrientes 
 
 
Figura 3b. Conexión para medir voltajes 
La diferencia de potencial a través de un resistor se mide conectando el voltímetro en paralelo 
con el resistor, como se muestra en la figura 3b, de tal manera que la diferencia de potencial 
es la misma a través del voltímetro y a través del resistor. Un voltímetro tiene una resistencia 
extremadamente grande tal que su efecto sobre la corriente en el circuito es insignificante. (En 
ambos circuitos se observa un símbolo con dos líneas paralelas, una más larga que la otra, 
este corresponde a la batería o fuente del circuito.) 
Como en toda medida, las medidas de resistencias, corrientes y voltajes deben ir acompañadas 
de su incertidumbre. En el caso de mediciones directas (obtenidas directamente con un 
instrumento de medida), la incertidumbre está asociada con la precisión del instrumento y con 
el método de medida. Cuando se habla de la precisión del instrumento nos estamos refiriendo 
a su mínima división de escala o, en algunos casos, a un valor menor, cuando el operario del 
instrumento puede dividir esta mínima división de escala en más partes que puedan percibirse 
significativamente. Esto se denomina Resolución. El método de medida también influye en la 
medida aunque su determinación puede ser más complicada. 
Una forma práctica de determinar la incertidumbre para una medida directa es simplemente 
considerar la Resolución. En el caso de instrumentos digitales, la resolución será entonces la 
mínima división de escala. Por ejemplo, si la lectura del instrumento es 0.039 V, la incertidumbre 
será de 0.001 V. Cuando se trata de instrumentos analógicos, como el que se observa en la 
figura 4, la resolución puede ser la mínima división de escala que se muestra en el dial o el 
 
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operario puede, si es posible hacerlo, dividir esa mínima división en más partes iguales. Sin 
embargo hay que tener en cuenta que no todas las escalas son lineales por lo que estas 
divisiones hechas por el operario son diferentes dependiendo de la posición de la aguja en la 
pantalla del instrumento. Por ejemplo, en el multímetro que se muestra en la figura 4, la escala 
de medida de resistencia, que corresponde a la escala más arriba, permite medir valores hacia 
el lado derecho con una división de escala diferente (más pequeña) que hacia el lado izquierdo, 
donde se observan valores mucho más grandes. 
 
 
 
Figura 4. Pantalla de un multímetro analógico. Este es el multímetro empleado en el laboratorio. 
 
En esta práctica el estudiante se familiarizará en el uso de diversos tipos de instrumentos 
empleados en la medida de resistencias, corrientes y voltajes, que conozca algunos dispositivos 
empleados en circuitos sencillos, como las resistencias, y que aplique sus conocimientos de 
incertidumbres en el reporte de estas medidas. 
 
Equipo Requerido 
 Fuente de voltaje  2 Resistencias de compuesto de carbón 
de diferentes valores. 
 Multímetros digital y analógico  2 Resistencias cerámicas de diferentes 
valores. 
Procedimiento 
 
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Parte I. Medición de resistencias 
 
1. Tome las dos resistencias de compuesto de carbón y determine su valor con ayuda del código 
de colores*. Anótelo en la tabla No. 1 junto con su incertidumbre absoluta†. 
2. Utilice el multímetro analógico para una de las resistencias anteriores. Para ello tenga en 
cuentas las siguientes instrucciones: 
2.1. Coloque el conmutador de función en DC+. Ubique la escala de medida Rx1 y con los 
conectores unidos observe si la aguja marca cero, si no es así ajuste el cero con el 
botón Zero. 
2.2. Conecte los extremos de la resistencia R1 a los conectores del medidor. Anote el valor 
en la tabla No. 1 junto con su incertidumbre absoluta. Si no es posible hacer la medida 
con esta escala regístrelo en la tabla. 
2.3. Desconecte la resistencia R1. 
2.4. Coloque la escala de medida en Rx100 y con los conectores del medidor unidos ajuste 
nuevamente el cero. 
2.5. Conecte los extremos de la resistencia R1 a los conectores del medidor. Anote el valor 
en la tabla No. 1 junto con su incertidumbre absoluta. 
2.6. Repita el mismo procedimiento para la última escala (Rx10000). 
3. Use el multímetro digital para medir el valor de la resistencia R1. Emplee el cambio 
automático de escala. Anote el valor obtenido junto con su incertidumbre absoluta en la 
tabla No. 1. 
4. Con base en las medidas obtenidas con el multímetro analógico para R1, y de acuerdo con 
el valor obtenido con el código de colores para R2, determine cuál es la escala más 
adecuada para medir la segunda resistencia R2 con el medidor analógico. 
5. Mida R2 en la escala elegida teniendo en cuenta las recomendaciones dadas en el punto 
2. Anote el valor en la tabla No. 1 junto con su incertidumbre absoluta. 
6. Nuevamente emplee el multímetro digital para medir el valor de la resistencia R2. Anote el 
valor obtenido junto con su incertidumbre en la tabla No. 1. 
 
* Ver anexo El código de colores para las resistencias 
† La incertidumbreabsoluta para estos valores se determina multiplicando la tolerancia por su valor 
nominal. 
 
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Tabla 1. 
 
 
 
Parte II. Medición de corrientes y voltajes 
 
1. Arme el circuito de la figura No. 5 con una resistencia cerámica de 100 . Como medidor de 
corriente (amperímetro) y de voltaje (voltímetro) utilice los multímetros digitales con cambio 
automático de escala. En la figura No. 6 se observa cómo debe conectar los cables del multímetro 
de acuerdo con la función a desempeñar. 
 
 
Figura 5. Circuito No 1 
 
 
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Figura 6a. Conexión amperímetro 
 
Figura 6b. Conexión voltímetro 
 
2. Encienda la fuente de voltaje y gire el dial hasta que la pantalla marque 10 V. Tome las lecturas 
del amperímetro y del voltímetro y regístrelas en la tabla No. 2 junto con su incertidumbre 
absoluta. 
3. Apague la fuente sin devolver a cero el dial (con el fin de garantizar que el valor que entrega la 
fuente será el mismo en todos los casos). 
4. Arme el circuito de la figura No. 7 con los mismos elementos del circuito anterior. 
5. Encienda nuevamente la fuente. Deje estabilizar los multímetros, tome las lecturas del 
amperímetro y del voltímetro y anótelas en la tabla No. 2 junto con su incertidumbre absoluta. 
 
 
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Figura 7. Circuito No. 2 
Análisis 
Emplee las preguntas que se dan a continuación como una guía para desarrollar su análisis de 
una manera fluida, apoyándose en las gráficas y en sus observaciones durante las mediciones 
realizadas. 
Parte I. Medición de resistencias 
1. Compare los valores de resistencias obtenidos por cada uno de los métodos. Analice el número 
de cifras significativas y las incertidumbres absoluta y relativa. 
2. Con base en el análisis anterior determine cuál de las escalas (en el caso del medidor 
analógico) es la más adecuada para la medición de la primera resistencia. 
3. Para la medida de la segunda resistencia de compuesto de carbono usted tuvo que elegir 
la escala más adecuada con el medidor analógico. Justifique su elección. 
4. Haga un cuadro comparativo de los valores de las resistencias obtenidos con los diferentes 
métodos (código de colores, medidor analógico, medidor digital) para cada una de las 
resistencias junto con su incertidumbre absoluta. De acuerdo con los resultados obtenidos 
¿cuál considera es el mejor instrumento para reportar el valor de la resistencia? 
Parte II. Medición de corrientes y voltajes 
1. Compare las lecturas de voltaje y corriente de los circuitos 1 y 2 de las figuras 5 y 7. ¿qué 
puede concluir de sus resultados? 
Bibliografía 
Paul A. Tipler, Gene Mosca. Physics for Scientists and Engineers. Sixth edition. W.H. Freeman and 
Company, USA, 2008. 
Física Universitaria con Física Moderna, volumen 2. Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. 
Young, Roger A. Freedman.. 13. Ed. 2013 
 
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Anexo: El código de colores para las resistencias 
Las resistencias a menudo se marcan con líneas de colores que indican su valor. El código 
para interpretar estos colores se muestra en la siguiente tabla: 
 
Color 1era y 2da banda 3ra banda 
4ta banda 
Tolerancia 
Negro 0 x 1 
Marrón 1 x 10  1% 
Rojo 2 x 102  2% 
Naranja 3 x 103 
Amarillo 4 x 104 
Verde 5 x 105  0.5% 
Azul 6 x 106 
Violeta 7 x 107 
Gris 8 x 108 
Blanco 9 x 109 
Oro x 10-1  5% 
Plata x 10-2  10% 
Ninguno  20% 
 
Este código consiste de un grupo de tres o cuatro bandas igualmente espaciadas que 
representan el valor de la resistencia en ohms (), más un banda adicional que se encuentra 
separada del grupo, la cual da la tolerancia. Los valores de las bandas son leídos comenzando 
con la banda más cercana al extremo de la resistencia. Si hay tres bandas, las primeras dos 
representan un número entre 1 y 99 y la tercera banda representa el número de ceros que 
siguen. La banda separada de las otras es la banda de la tolerancia.