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ELECTROTECNIA

UNMSM UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Informe previo #4 Tema: La Ley de Ohm, uso del Voltímetro, Amperímetro. Apellidos

: Juño Garcia

Nombres

: Jhonatan Alexander

Código

: 12190016

Grupo 4

2012

ELECTROTECNIA

UNMSM

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA) FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA E.A.P DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

LEY DE OHM, USO DEL VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO I. TEMA: Ley de Ohm, uso del Voltímetro y amperímetro II. Fundamento teórico: La Ley de Ohm Basada en el trabajo de Georg Simon Ohm, la Ley de Ohm es una de las tres leyes fundamentales del estudio de la electrónica, en compañía de las leyes de Kirchhoff del voltaje y de la corriente. Estas tres leyes conforman el marco dentro del cual el resto de la electrónica se establece. Es importante notar que estas leyes no se aplican en todas las condiciones, pero definitivamente se aplican con gran precisión en alambres los cuales son usados para conectar entre sí la mayor parte de las partes electrónicas dentro de un circuito. Aunque las partes individuales pueden o no ser analizadas por la ley de Ohm, sus relaciones con el circuito pueden serlo. El enunciado actual de la Ley de Ohm es: La corriente que fluye a través de un conductor es proporcional a la fuerza electromotriz aplicada entre sus extremos, teniendo en cuenta que la temperatura y demás condiciones se mantengan constantes. Hay que tener en cuenta que no se menciona la resistencia, sino que simplemente éste es el nombre dado a la (constante de) proporcionalidad involucrada.

Ecuación de la ley de Ohm: ⃗j=σ ⃗ E Donde: j es la densidad eléctrica, una magnitud vectorial que indica la cantidad de corriente (I) que circula por una sección de área S, σ es la conductividad eléctrica, inversa de la resistividad y E es el campo eléctrico.

Analizamos el caso de en una porción de un conductor de longitud l.

⃗j= I ⃗n S

Sabemos que:

, donde n es un vector unitario, remplazando

en la ecuación:

I n^ =σ ⃗ E S

−dV ⃗ E= ⃗ dl

El campo eléctrico es

, donde V es el potencial, y l es la

longitud del conductor:

I dV ∙ n^ =σ ∙− ⃗ S dl I ∙ n^ ∙ d l⃗ =−dV S∙σ n^

es un vector unitario en la misma dirección que

⃗l , luego

n^ ∙ d l⃗ =‖n^‖∙‖d l⃗‖cos 0 °= (1 ) ∙‖d ⃗l‖∙ ( 1 ) =dl

Remplazando dl y

σ=

1 ρ

nos queda:

I ∙ dl=−dV S∙σ Integrando ambos miembros en los extremos a y b del conductor: b

b

∫ S I∙ σ ∙ d l=∫−dV a a I ∙ ( b−a ) =V a−V b S∙σ

b

b

a

I ∙ ∫ d l=−∫ dV S∙σ a a I ∙ l=V a −V b S∙σ

I ∙ ( b−a ) =∫ dV S∙σ b I∙

ρ ∙l=V a−V b S

Según la definición de resistencia eléctrica esta es

ρ R= ∙ l , S

finalmente obtenemos la formula conocida a partir de la forma general de la ley de ohm: I ∙ R=V a −V b

I=

V ab R

Ley de watt “La potencia eléctrica suministrada por un receptor es directamente proporcional a la tensión de la alimentación (v) del circuito y a la intensidad (I) que circule por él”

P=I ∙ R Efecto Joule Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente". Matemáticamente se expresa como

EQ =I 2 ∙ R ∙ t Donde:

EQ es la energía calorífica producida por la corriente

En caso de que la corriente varié con el tiempo se tendrá: t2 2

EQ =R∙ ∫ I ∙ dt t1

Potencia Disipada: Es la potencia que se convierte en calor por el efecto joule, se puede calcular a partir de las combinaciones de la ley de ohm y de watt. Pinza a perimétrica

La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un amperímetro clásico. 1 El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir. Este método evita abrir el circuito para efectuar la medida, así como las caídas de tensión que podría producir un instrumento clásico. Por otra parte, es sumamente seguro para el operario que realiza la medición, por cuanto no es necesario un contacto eléctrico con el circuito bajo medida ya que, en el caso de cables aislados, ni siquiera es necesario levantar el aislante

Generalmente las pinzas amperimétricas tienen integrados otros instrumentos tales como voltímetro, ohmímetro, etc. III. Cuestionario Previo: 1. ¿Quién y cuando se estableció la ley de ohm? Esta ley fue formulada por Georg Simon Ohm en 1827, en la obra Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos), basandose en evidencias empíricas. La formulación original de la ley de ohm es:

⃗j=σ ⃗ E

Siendo eléctrica y

⃗j

la densidad de la corriente, σ la conductividad

⃗ E

el campo

eléctrico (j y E magnitudes vectoriales), sin embargo se suele emplear las formulas simplificadas para el análisis de los circuitos. Forma simplificada de la ley de ohm: La ley de Ohm, establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, según expresa la formula siguiente:

I=

V R

En donde, empleando unidades del Sistema internacional: I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (Se representa con la letra griega Ω). 2. Indique tres formas en que se puede escribir la ley de ohm. De la ley de ohm: simplificada:

⃗j=σ ⃗ E

se deriva la siguiente forma

I=

V R

V =IR

R=

V I

La Primera forma es la que se deriva de la ecuación original, las otras dos resultan de despejar las otras dos magnitudes. 3. Defina los términos: Voltaje, Intensidad de Corriente, Impedancia (Resistencia), y Potencia. INTENSIDA DE CORRIENTE Si en un cuerpo hay acumulación de cargas positivas (+) en un extremo y cargas negativas (-) en el otro extremo, se produce un movimiento de electrones de la zona negativa (-) hacia la zona positiva (+), a este movimiento de electrones se le llama “Intensidad de Corriente”, y se le indica por la letra “I”. Entonces se define como el flujo de carga (Q) por unidad de tiempo y a esta unidad se le denomina AMPERIO (A):

I=

dQ dt

VOLTAJE Es la diferencia potencial eléctrico entre 2 puntos de un circuito, además es el trabajo que se realiza para transportar cada “ Culombio” de carga entre esos 2 puntos:

V a−V b=

W ab Q

El voltaje en D.C en un circuito se indica con los signos + y -, y se señala con la letra. También conocida como tensión eléctrica, la producida por la llamada F.E.M. la cual es la que produce esta diferencia de potencial

IMPEDANCIA La impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. La ley de ohm generalizada para circuitos de corriente alterna:

ξ=ZI

Donde ξ Es la fuerza electromotriz (fem) en Voltios (V), Z es la impedancia POTENCIA ELECTRICA La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). De la definición de potencia:

P=

dW dt

P=

dW dQ ∙ dQ dt

P=I ∙ R 4. Definición, Características y Uso de Voltímetro. Voltímetro: Es un instrumento utilizado para medir la tensión o diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Los voltímetros analógicos, 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. En cambio los digitales indican la tensión en forma numérica en una pantalla de cristal líquido (LCD). Además pueden tener prestaciones adicionales como la memoria, la detección de valor de pico, el verdadero valor eficaz (RMS), y el autor rango entre otras .Como todo instrumento de medida no es perfecto, ya que cuando trabaja toma una pequeña parte de la corriente perturbando el resultado obtenido en un cierto grado .La precisión del instrumento viene dada por el fondo de escala, que da el porcentaje de error del voltímetro digital tiene normalmente un fondo de escala de 1%.

Características 



El voltímetro viene fabricado en dos versiones para medir voltaje tanto en corriente alterna (A.C.) como en continua (C.C.). La unidad básica de medida expresada en los voltímetros es el voltio.



Los voltímetros se simbolizan con la letra V encerrada en un círculo:



El voltímetro siempre se conecta en paralelo o “en derivación” en el circuito, nunca en serie. Para medir el voltaje no debe romper el circuito,

En un circuito:

5. Definición, Características y uso del Amperímetro Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un dispositivo eléctrico. En la electrónica es más habitual el uso de microamperímetros que está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro que esta en milésimas de amperio. Los primeros amperímetros, al igual que los voltímetros están compuestos por un galvanómetro con una resistencia en paralelo, además deben poseer una resistencia interna muy baja, para evitar cualquier alteración en el circuito a la hora de hacer la medición.

Características 

El Amperímetro viene fabricado en dos versiones para medir corriente tanto en corriente alterna (A.C.) como en continua (C.C.).

 



La unidad básica de medida expresada en los Amperímetro es el Amperio. Los voltímetros se simbolizan con la letra A encerrada en un círculo:

El Amperímetro siempre se conecta en serie o “en derivación” en el circuito, nunca en paralelo. Para medir el amperaje hay que romper el circuito,

En un circuito

6. ¿Qué precauciones se debe tomar en cuenta en el uso del Amperímetro y el Voltímetro? (ej. el tipo de corriente que se va a medir)







Como regla general podemos decir que, como al medir operamos sobre circuitos bajo tensiones evitar entrar en contacto con las partes bajo tensión. No conectar el circuito a la fuente antes de haber concluido y verificado todos los conexionados. Ello evitará igualmente que se dañen o destruyan instrumentos y/o componentes del circuito a medir. La segunda precaución de tipo general es tener una idea aproximada del orden de magnitud de lo que queremos medir para poder elegir instrumentos de rango adecuado: si el valor a fondo de escala (alcance) es inferior a la magnitud de la variable a medir éste se quemará.





Si no tenemos seguridad sobre el orden de magnitud comenzar con la escala de mayor alcance para luego ir bajando. Verificar que tipo de corriente vamos a medir Que al medir el voltaje desconocido se debe empezar con instrumentos de mayor gama o capacidad. Que los terminales estén bien conectados, con la polaridad correcta: el negro es negativo y el rojo es positivo.

Precauciones particulares en el uso de amperímetros  Conectar siempre en serie con la carga. Como su resistencia interna es muy Baja (lo ideal sería que fuera nula) si se conecta en paralelo es equivalente a un cortocircuito que pasa a través del instrumento y lo destruirá. • Tener en cuenta que en corriente continua se puede ampliar el rango de medición en forma considerable mediante el uso de resistencias en paralelo o (en corriente alternada se usan los transformadores de intensidad) Precauciones particulares en el uso de voltímetros • Conectar siempre en paralelo con la carga. Como su resistencia interna es muy alta (lo ideal sería que fuera infinita) si se conecta en serie es equivalente a interrumpir el circuito; • Conectarlo preferentemente lo más cerca posible de la carga, por lo ya visto en • Tener en cuenta que se puede ampliar el rango de medición en forma considerable mediante el uso de resistencias adicionales en serie. 7. ¿Qué sucede con la intensidad de corriente que circula por un resistor cuando: a) Se duplica el voltaje aplicado a los resistores.

I=

De la ley de ohm:

V R

I2 =

Duplicamos el voltaje, obtenemos una I2 :

2V R

I 2 =2 I Vemos que se duplica el valor de la corriente que pasa por el resistor b) El valor del resistor se reduce a la mitad Reduciendo a la mitad la resistencia:

I2 =

V R 2

I 2 =2

V R

I 2 =2 I

Al igual que el caso anterior se duplica el valor de la corriente que pasa por el resistor. IV. Bibliografía http://www.clubse.com.ar/download/pdf/notasrevistas03/nota03.htm

http://www.slideshare.net/tecnougm/ley-de-ohm http://es.wikiversity.org/wiki/Ley_de_Ohm http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia http://www.radioelectronica.es/articulos-teoricos/18-fem-ley-de-ohm http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/657-volt %C3%ADmetro-digital http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_de_corriente