Mediciones básicas

Informe de laboratorio de Física General II

Mediciones Básicas: El Multímetro

Fabián Castro Hidalgo [email protected]

Andrés Solórzano Vásquez [email protected]

Resumen: en el presente informe se trata el desarrollo de la práctica del laboratorio de física correspondiente a mediciones básicas. El multímetro es instrumento eléctrico portátil utilizado para medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y potenciales o pasivas como resistencias, capacidades entre otras. Este es el principal equipo a utilizar con el objetivo de identificar y reconocer las partes que conforman el mismo; se realizan las mediciones a diferentes aparatos y materiales para reconocer las principales funciones que tiene la herramienta utilizada en esta práctica. Al realizar las mediciones se recolectan y anotan los principales resultados, para determinar qué tan exacto y precisas pueden ser estas magnitudes con el multímetro.

Palabras Claves: Multímetro, mediciones básicas, unidades eléctricas, error.

1. INTRODUCCIÓN

El uso de los instrumentos eléctricos de medición es muy importante, ya que con ellos se pueden medir e indicar magnitudes eléctricas. Además que permiten localizar las principales causas de una operación defectuosa en aparatos

eléctricos, en los cuales no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de otros aparatos, mecánicos por ejemplo. La información que brindan estos instrumentos de medición eléctrica se da generalmente en una unidad eléctrica estándar, dependiendo de la función que esté llevando a cabo. Uno de los principales objetivos cuando se trabaja con instrumentos de esta naturaleza es identificar las funciones que es capaz de realizar el mismo, para ello es necesario hacer uso de estas funciones. Algunas definiciones importantes se muestran a continuación:

Unidades Eléctricas: Son unidades empleadas para medir cuantitativamente los fenómenos electrostáticos y electromagnéticos. Según el SI, la intensidad de corriente se mide con el amperio (A), la carga eléctrica con el culombio. El voltio, por su parte, es utilizado para medir la diferencia de potencial, la potencia eléctrica se mide con el vatio.

Amperio: Es aquella corriente constante que si se mantiene en dos conductores rectos producirá entre ellos una fuerza de 2 X 10−7Newton entre metros.


Voltio: Es la diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un conductor eléctrico, recorrido por una constante de 1 Ampare, cuando la potencia disipada entre esos dos puntos es igual a 1 watt.

Resistencia, capacidad e inductancia: Todos los componentes de un circuito eléctrico exhiben en mayor o en menor resistencia, capacidad e inductancia. La unidad de resistencia se mide en ohmios (resistencia de un conductor en el que una diferencia de potencial de 1 voltio produce una corriente de 1 amperio). La capacidad de un condensador se mide en faradios (un condensador de 1 faradio tiene una diferencia potencial entre sus placas de 1 voltio cuando éstas presentan un carga de 1 culombio). La unidad de inductancia es el henrio (una bobina tiene una auto-inductancia de 1 henrio cuando un cambio de 1 amperio/segundo en la corriente eléctrica que fluye a través de ella provoca una fuerza electromotriz opuesta de 1 voltio.

Mecanismos básicos de los medidores: Por su naturaleza los valores eléctricos no pueden medirse por observación directa. Por ello se utilizan algunas propiedades de la electricidad y algunos métodos como lo son la acción electromagnética entre corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas y el calentamiento causado por una resistencia conductora, son algunos

métodos utilizados para obtener mediciones eléctricas análogas.

Galvanómetro: Instrumento de detección y medición la corriente. Se basa en interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. Un imán permanente produce un campo magnético generando un campo electromagnético y una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina. El elemento móvil es inclinado por la fuerza en un grado proporcional a la intensidad de la corriente.

Medición del voltaje: El instrumento más utilizado para la medición del voltaje es el galvanómetro si este se calibra para ello. El instrumento más preciso para medir el voltaje, la resistencia o la corriente continua es el potenciómetro, que indica una fuerza electromotriz no valorada al compararla con un valor conocido. El voltímetro es también un útil instrumento de medición del voltaje para altas frecuencias.

Multímetro: Un multímetro, a veces también denominado polímetro o tester, es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Es utilizado frecuentemente por personal en toda la gama de electrónica y electricidad.

2. MATERIALES Y METODO

Si no se conoce el nivel de escala se inicia con el más alto e iremos bajando hasta encontrarlo. Las principales


medidas a realizar con un Multímetro son:

Medida de tensiones (voltaje) Medida de intensidades

(corriente) Medida de resistencias Medida de capacidades Comprobación de diodos. Comprobación de continuidad Medida de transistores Diodos LED Niveles lógicos Medida de frecuencias.

¿Cómo medir voltaje en corriente continua (CC o CD)?

Colocar puntas de prueba al Multímetro. Seleccionar la función de voltaje en CC (o CD) y el rango adecuado. Conectar las puntas de prueba en paralelo con el circuito para obtener las mediciones. Conectar a la corriente directa y realice las mediciones de 10 valores diferentes seleccionados. Anotarlos en la Tabla correspondiente.

¿Cómo medir voltaje en corriente alterna (CA)?

Colocar puntas de prueba al Multímetro. Seleccionar la función en voltaje CA en el rango adecuado. Los voltajes se obtienen conectando las puntas en paralelo sin importar la polaridad con el circuito. Introducir las puntas a los toma corrientes. Anotar los resultados en la tabla que corresponde.

¿Cómo medir una resistencia?

Conectar las puntas de prueba al Multímetro. Seleccionar la función en resistencia Ω. Colocar una punta en un extremo y la otra al otro extremo de la resistencia. Anotar resultados en la tabla correspondiente. Con las puntas en los dedos medir el valor de su resistencia. Anotar en la tabla que corresponde. Repetir con los dedos húmedos.

Comprobación de continuidad audible.

Poner el conmutador rotatorio en la posición (de continuidad). Conectar la punta negra al terminal de entrada “COM” y la roja al terminal de entrada Ω/V. Colocar las puntas en los extremos de una moneda. Repetir en distintos materiales (metales y no metales). Anotar las observaciones.

Medida de la capacitancia.

Descargar los capacitadores según nota teórica (con una resistencia), seleccionar la posición de medida de capacitancia, colocar las puntas al Multímetro, y luego colocarlas a cada uno de los capacitadores. Anotar los resultados en la tabla correspondiente. Colocar las puntas al Multímetro. Seleccionar la función de frecuencia (Hz). Poner a funcionar el generador de señales, conectarlo al cable que tiene a un lado la terminal BNC y en la otra los lagartos. Seleccionar varias frecuencias y medirlas con el Multímetro. Anote sus resultados en la tabla que corresponde.

3. RESULTADOS


A continuación se muestran los principales resultados obtenidos de acuerdo a los procedimientos desarrollados en el laboratorio.

Tabla 1. Medición del voltaje en corriente directa.

Voltaje en corriente DirectaVoltaje Multímetro % de error

1 1.07 72.5 2.6 43.4 3.44 1.184.4 4.47 1.596.1 6.11 0.167.1 7.15 0.708.9 8.98 0.90

11.8 11.83 0.2515.5 15.51 0.0619 19.03 0.16

Tabla 2. Resultados de voltaje en corriente alterna.

Voltaje en corriente Alterna

Valor teórico Valor Experimental

% de error

14 16.57 18.36110 119.7 8.8216 16.57 3.56

Tabla 3. Resultados de medida de la resistencia.

Medida de la resistenciaResistencia Multímetro % de error

440 410 6.823700 3600 2.702700 3060 13.33

Tipo cementada 4.8 -Dedos secos A: 3- B: 3.8 -

Dedos mojados A: 1.7- B: 1.5 -

Tabla 4. Resultados de la comprobación de continuidad audible

Comprobación de continuidad audibleObjeto Sonido

Moneda de 10 (gris) SíMoneda de 50 (dorada) Sí

Madera (mesa) NoMango de alicate No

Hebilla de faja Sí

Tabla 5. Resultados de medida de la capacitancia.

Medida de la capacitancia

Valor teórico Valor Experimental

% de error

470 436 7.23100 116 16.0047 49 4.2610 13 30.00

330 348 5.45

Tabla 6. Resultados de la medición de la frecuencia.

Medición de la frecuenciaGenerador de

señalesMultímetro % de error

66 67 1.52631 632 0.16149 149 0.00192 193 0.52256 256 0.00379 379 0.00467 467 0.00

4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

Como se observa en el apartado de resultados, el desarrollo del experimento consiste en la toma de mediciones con


un multímetro, esto para identificar y utilizar las principales funciones de este instrumento eléctrico. En la tabla 1 se puede ver que el valor experimental obtenido no tiene una variación considerable en comparación con el teórico, pues la diferencia se da por el decimal que el generador no presenta y el multímetro si, realizando los cálculos se obtiene que el error más significativo es de solo 7%, esta diferencia se da por ser una cifra muy baja la que se somete a la medición, además es un claro ejemplo de la precisión del multímetro.

Para los resultados de la tabla 2 los errores obtenidos en la medición son considerados pequeños, excepto con la primera medición, en donde el error obtenido es de un 18.36%, considerando que el instrumento utilizado es muy confiable y preciso, este porcentaje de error se le puede atribuir a la persona que realiza la medición.

En la tabla 3 se presentan los principales resultados obtenidos al medir la resistencia en los diferentes pasos de esta parte de la práctica. En esta ocasión el error más alto que se obtuvo fue de 13.33%, esto se le puede atribuir al estado de las resistencias utilizadas o bien a la persona que realizó la medición. Para intentar calcular la resistencia de las personas involucradas en el experimento, tanto con los dedos secos, como con los dedos mojados, se obtuvieron valores aproximados ya que el multímetro oscilaba en un rango de

valores, pero no se obtuvo un valor especifico, , la tabla presenta por ende los valores que que en comparación con el valor teórico(5000 Ω dedos secos y 2500Ω dedos mojados), están muy por encima de estos, ya que los valores obtenidos fueron para los dedos secos de 340000Ω y para el caso de los dedos mojados fue de 160000 Ω, es por esta razón que se omite el porcentaje de error para esta parte del experimento, lo que deja evidencia de poca precisión del instrumento a la hora de medir la resistencia en personas humanas.

Para la tabla 4 se obtuvieron los resultados de diferentes materiales sometidos a pruebas de continuidad audible, en donde los materiales metálicos activaban el sonido del multímetro y los materiales que no conducían electricidad no activaba esta función del instrumento. Esto indica que los objetos metálicos producen un circuito continuo a través de las sondas.

Los datos obtenidos de la medida de la capacitancia se observan en la tabla 5, en donde se obtuvo un porcentaje de error del 30% para una de las pruebas, esto se puede atribuir que las medidas que se utilizaron fueron muy pequeñas en donde cualquier error eleva el porcentaje del mismo. Aunque el multímetro en mediciones de experimentos anteriores tuvo resultados muy confiables, se pueden presentar errores e incertidumbre que ponen en duda los cálculos realizados. Esta


variación podría estar dada por una mala calibración o un mal manejo del instrumento.

Para la medición de la frecuencia los resultados del multímetro en comparación del generador de señales fueron prácticamente idénticos, estos se observan en la tabla 6, lo que hace evidencia de que este instrumento es muy indicado para la medición de frecuencias.

El desarrollo de esta práctica permitió interactuar con el multímetro, lo que facilito identificar las distintas funciones de este instrumento, con la finalidad de aplicarlas en experimentos reales, además de cumplir con los objetivos propuestos en el inicio.

A pesar de que en la mayoría de las mediciones existía un porcentaje de error asociado, quedó en claro la importancia de las diferentes funciones que trae consigo el instrumento de medición, sumado a la precisión que tienen un multímetro a la hora de realizar mediciones eléctricas.

El experimento facilitó la comprensión de las magnitudes de las resistencias, además de la identificación de colores que estas traen consigo, un aspecto muy importante que se debe tener presente a la hora de realizar futuras prácticas. En general el experimento cumplió con los objetivos planteados, en donde se pudo utilizar en

forma general cada una de las funciones que trae el multímetro.

5. REFERENCIAS

Manual de Laboratorio Física General II, Universidad de Costa Rica; Randall Figueres Mata, 2009.

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