INSTRUMENTOS Y MEDICIONES ELECTRICAS

Vista previa del material en texto

INSTRUMENTOS Y MEDICIONES ELECTRICAS
Resumen
En el estudio de la electricidad y electrónica es obligatorio conocer y
manipular de manera apropiada los instrumentos que nos permiten hacer
mediciones eléctricas, aquí es donde entra el multímetro, el cual es un
instrumento que nos permite medir algunas cantidades eléctricas como voltaje,
corriente, y la resistencia de un componente eléctrico; existen modelos que
además incluyen otras mediciones importantes como inductancias y
capacitancias; verificador de diodos y transistores, incluso algunos permiten
medir la continuidad de un circuito eléctrico, en esta práctica solo se midieron
tres de las cantidades eléctricas anteriormente nombradas, voltaje, corriente, y
resistencia eléctrica.
Palabras clave: Corriente, Voltaje, Resistencia, Circuito, Electricidad, Electrónica,
Multímetro, Componente eléctrico, Mediciones, Corriente alterna, Corriente continua.
Introducción
Las mediciones eléctricas son los métodos, instrumentos y cálculos usados para
medir cantidades eléctricas. En la electricidad y la electrónica, estas mediciones
son fundamentales, ya que permiten estudiar y examinar de manera precisa
fenómenos eléctricos, circuitos y el comportamiento de algunos componentes
electrónicos como transistores, resistencias y capacitores.
De lo mencionado anteriormente, encontramos la gran utilidad que nos brindan
las mediciones eléctricas, ya que además de brindar información sobre el
comportamiento de un circuito, es posible localizar fallas u operaciones
defectuosas con el uso correcto de los instrumentos de medición eléctrica en un
equipo o circuito.
El instrumento de medida utilizado es el multímetro o tester, y la información
que este nos suministra es generalmente en unidades eléctricas estándar y nos
permite medir la intensidad de corriente eléctrica por un conductor
(amperímetro), la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito
(voltímetro) o la resistencia eléctrica de un dispositivo resistor (óhmetro) entre
otras cantidades eléctricas fundamentales para el estudio de la electricidad y la
electrónica.
Marco Teórico
Para el estudio adecuado de la electricidad y la electrónica, es importante tener
un conocimiento básico de fundamentos y objetos de estudio que permiten la
experimentación de los fenómenos eléctricos para esto tenemos lo que se
denomina circuito eléctrico, el cual es un grupo de componentes eléctricos
contactados de tal modo que pueden interactuar entre sí para procesar
información o energía de manera eléctrica, para el estudio de la electrónica es
necesario tener en cuenta cantidades eléctricas como voltaje, corriente y
resistencia.
Voltaje: Es una diferencia de potencial eléctrico la cual permite el flujo de
electrones a través de un circuito, los electrones fluyen de un punto de mayor
potencial eléctrico a uno de menor potencial eléctrico, un Volt es una expresión
de la cantidad de trabajo que puede hacer una carga a lo largo de un circuito, 1
Volt = 1J/C.
Resistencia eléctrica: La resistencia es la oposición que reciben los electrones
al desplazarse en un material, se mide en Ohm, los materiales que poseen una
gran resistencia electrica consideran aislantes, y los que tienen poca resistencia
se consideran conductores, las estructuras más ordenadas y con menos
impurezas favorecen la conductividad eléctrica.
Uso de resistencias en circuitos eléctricos: Es la forma que tenemos para
limitar y controlar el voltaje y la corriente eléctrica, esto se hace usando
resistores, componentes electrónicos que crean una resistencia específica,
convirtiendo la energía que no ocupamos en calor.
Corriente eléctrica: Es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que
atraviesa un material, generalmente este movimiento es de electrones a lo largo
de un cable y esta se mide en Amperios, cuando una corriente fluye a través de
un conductor genera un campo magnético, existen dos tipos de corriente y estas
dependen de su variación con respecto al tiempo, si esta es constante en el
tiempo se le llama corriente continua o corriente directa y se denomina CD, si
varia con respecto al tiempo se denomina corriente alterna o CA, la corriente se
mide con un instrumento denominado amperímetro y este se debe conectar en
serie con el circuito para poder ser
medida.
Amperaje: Es el número de electrones que pasan por un punto determinado, a
esto se le conoce como Amperio, 1Amp = 1C/s
Multímetro: Un multímetro, también denominado polímetro o tester, es un
instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas
activas, como corrientes y potenciales (tensiones), o pasivas, como resistencias,
capacidades y otras.
Código de colores de las resistencias: 
Figura #2 Código de colores de una resistencia cerámica
¿Qué son los circuitos eléctricos? ¿Qué es una resistencia? ¿Por qué son
importantes las resistencias? ¿Son comunes los circuitos eléctricos?
Figura#1 corriente alterna y corriente directa
Un circuito eléctrico es la interconexión de dos o más componentes que
contienen una trayectoria cerrada, donde, permite generar, transportar y utilizar
la energía eléctrica para convertirla en otro tipo de energía, es decir, que cada
uno de los componentes garantizan el flujo y control de los electrones que
conforman la electricidad. 
 
 Figura #3 circuito eléctrico y sus componentes.
Una resistencia es un componente que se encarga de limitar la cantidad de
corriente que puede pasar a través de un circuito eléctrico cerrado, esta atenúa o
frena el flujo libre de circulación de las cargas eléctricas o electrones y
convierte en exceso en calor. 
Estas son importantes pues acorta la cantidad de corrientes, es decir,
normalmente los electrones tratan de circular por el circuito eléctrico de una
forma más o menos organizada, de acuerdo con la resistencia que encuentren a
su paso. Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el orden existente en el
micro mundo de los electrones; pero cuando la resistencia es elevada,
comienzan a chocar unos con otros y a liberar energía en forma de calor. Esa
situación hace que siempre se eleve algo la temperatura del conductor y que,
además, adquiera valores más altos en el punto donde los electrones encuentren
una mayor resistencia a su paso.
Se debe tener en cuenta que los circuitos eléctricos si son comunes e
importantes, pues toda máquina o aparatos, además de nuestro propios hogares
y fábricas son utilizados, los contienen, ya que son necesarios para su
funcionamiento.
Metodología
Para llevar a cabo el laboratorio de mediciones eléctricas, se utilizó un
multímetro, el cual fue usado para medir voltaje, la corriente eléctrica de 4
circuitos y la resistividad de 4 resistencias eléctricas de valores diferentes, para
medir la resistividad de cada resistencia, se seleccionó en el multímetro la
función de medir resistencia en Ohm, y luego se procedió a conectar las salidas
de las resistencia a las del multímetro tal y como se muestra en la figura #6, y el
valor de esta se indicó en la pantalla del tester, para medir la corriente se armó
el siguiente circuito eléctrico figura #4 alimentado por una fuente de 5 voltios
de una fuente de voltaje directo y para el voltaje que llega a cada resistencia se
armó el circuito de la figura #5.
Las conexiones los circuitos fueron asesorados y verificados por el profesor
encargado de laboratorio.
Materiales
Figura #4 Método para medir la corriente 
eléctrica en el circuito utilizado.
Figura #5 Circuito utilizado para medir el 
voltaje que llega a una resistencia.
Figura #6 Circuito utilizado para medir la 
resistividad eléctrica de una resistencia.Figura #9 Protoboard.
Figura #7 Multímetro digital.
Figura #8 Resistencia de 
cerámica.
Resultados y cálculos.
Tabla #1 Valor de las resistencias en ohmios medidos manualmente.
 R1 R2 R3 R4
COLORES R R C C N C R N C C V C
CODIGO 2 2 0 1 0 0 2 0 0 1 5 0 
RESISTENCIA 220± 11 Ω 100± 5 Ω 200 ± 10 Ω 150± 7.5 Ω
Tabla #2 Valor de las resistencias en ohmios tomadas con el multímetro.
R1 R2 R3 R4
219,2 Ω 99,8 Ω 200,2 Ω 148,0 Ω 
Tabla #3 voltaje y corriente con las resistencias medidos con una fuente de 5 v
 R1 R2 R3 R4
Figura #10 Fuente de voltaje DC.
Voltaje V (Voltios) 4,88V 4,8V 4,78V 4,66V 
Corriente I
(Amperios)
 0,021A 0,048A 0,024A 0,033A 
Calculo el error en la medida de la resistencia, entre la medida nominal
(código de colores), y el medido con el multímetro
El error en la resistividad de las resistencias cerámicas utilizadas es del 5% y
este está indicado en la cuarta franja la cual es de color dorado en cada una de
las resistencias usadas en el laboratorio.
Error en la medida de la resistencia usando el multímetro:
Para esto se calculó el error experimental en cada una de las medidas utilizando
la ecuación:
Tabla #4 Calculo del error experimental en la medición del multímetro.
R1 R2 R3 R4
Valor teórico de las resistencias
(Ω)
220 Ω 100 Ω 200 Ω 150 Ω
Valor experimental (Ω) 219,2 Ω 99,8 Ω 200,2 Ω 148,0 Ω
Porcentaje de error 0.36% 0.2% 0.2% 1.3%
Calculo la resistencia R1, R2, R3 y R4 a partir de las medidas de voltaje y
corriente
Para esto se usaron los datos disponibles en la tabla #3 y se utilizó la Ley de
ohm la cual es una relación entre el voltaje, la corriente y la resistividad
eléctrica, y se procedió a calcular el valor de la resistencia a partir del voltaje
medido y la corriente.
Ecuación 1 Calculo del error experimental.
Tabla #5 Calculo de la resistividad de cada resistencia a partir del voltaje y la
corriente.
R1 R2 R3 R4
Voltaje V (Voltios) 4,88V 4,8V 4,78V 4,66V 
Corriente I (Amperios) 0,021A 0,048A 0,024A 0,033A 
Resistencia calculada
(Ohms)
232.3 100 199.1 141.2
Calculo del error de la medida de la resistencia entre el valor nominal y el
calculado en el punto anterior.
Tabla #6 Calculo del error experimental en el cálculo de la resistividad a partir
de los valores medidos.
R1 R2 R3 R4
Valor teórico de las resistencias
(Ω)
220 Ω 100 Ω 200 Ω 150 Ω
Valor experimental (Ω) 232.3 Ω 100 Ω 199.1 Ω 147.2 Ω
Porcentaje de error 5.5% 0% 0.5% 1.8%
Calculo del error experimental entre los dos valores experimentales de
resistencia 
Tabla #7 Calculo del error experimental entre la medición del multímetro, y el
calculado por corriente y voltaje.
R1 R2 R3 R4
Ecuación 2 Ley de Ohm.
Valor experimental multímetro (Ω) 219,2 Ω 99,8 Ω 200,2 Ω 148,0 Ω
Valor experimental calculado por
ley de ohm (Ω)
232.3 Ω 100 Ω 199.1 Ω 147.2 Ω
Porcentaje de error 5.6% 0.2% 0.5% 0.2%
Discusión
Se llevó a cabo el uso del multímetro para efectuar las mediciones de voltaje,
corriente y resistencia, además el valor de las resistencias fue hallado con el
multímetro y con el código de colores, y se encontraron porcentajes de error
muy pequeños en cuanto a al valor de las resistencias, los cuales posiblemente
se deban a metodología utilizada, temperatura de los componentes, o calibración
del equipo utilizado siendo el porcentaje de error más alto de un 1.3%. 
El valor medido de las resistencias con el multímetro, siempre estuvo dentro del
rango de valores indicados por el fabricante mediante el código de colores, y la
medida de la resistividad de los componentes siempre se mantuvo en el margen
de tolerancia indicada por la cuarta franja en cada resistencia.
También se pudo apreciar una relación entre la corriente, y la resistencia en un
circuito eléctrico, y es que, con una fuente de voltaje constante de igual
magnitud, a mayor resistencia, menor es la corriente.
Conclusiones
En la electrónica y la electricidad, los circuitos eléctricos, son una herramienta
clave en el estudio de algunos fenómenos eléctricos, un circuito eléctrico es un
sistema en el cual existe un flujo de electrones, los cuales podemos medir
utilizando algunos instrumentos de medida como el multímetro, un instrumento
el cual nos permite medir la corriente eléctrica, el voltaje y la resistencia
eléctrica de los materiales
 
Una resistencia cumple la labor de disminuir la cantidad de corriente que fluye
por medio de un circuito, pero se debe tener en cuenta que todo dispositivo o
consumidor conectado a este, representa en sí una carga, resistencia u obstáculo
para la circulación de la corriente eléctrica.
 Bibliografía
Archive.org. (2018). Libro Fisica Para Ciencias E Ingenieria Serway 7ed Vol
2. [online] Available at:
https://archive.org/stream/LibroFisicaParaCienciasEIngenieriaSerway7edVol2/
Libro-fisica-para-ciencias-e-ingenieria-serway-7ed-vol-2#page/n1/mode/2up
[Accessed 19 Feb. 2018].
Labs, C. (2013). ¿Qué es el Voltaje?. [video] Available at:
https://www.youtube.com/watch?v=pgxoB9g4s9o [Accessed 7 Feb. 2018].
Labs, C. (2014). ¿Qué es la resistencia eléctrica?. [video] Available at: 
https://www.youtube.com/watch?v=BDMc863Rbtc [Accessed 7 Feb. 2018].
Labs, C. (2013). ¿Qué es un Amperio?. [video] Available at: 
https://www.youtube.com/watch?v=YTX2Trvrmpw [Accessed 7 Feb. 2018].
Labs, C. (2015). Resistencias: Potencia y Tamaño.[video] Available at 
https://www.youtube.com/watch?v=gs9Mv71J7U8 [Accessed 7 Feb. 2018].
SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN: '" Fisica Universitaria", Vol II,
Pearson, 1999
TI2DLL. (2018). ¿Qué es una resistencia y cómo funciona? - TI2DLL. [online]
Available at: http://celeridad.net/ti2dll/que-es-una-resistencia-y-como-funciona/
[Accessed 21 Feb. 2018].
Ventageneradores, B. (2018). ¿Qué es un circuito eléctrico? [online] Blog de
Ventageneradores. Available at: http://www.ventageneradores.net/blog/que-es-
un-circuito-electrico/ [Accessed 21 Feb. 2018].