galvanometro.doc

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULT FACULTAD AD DE INGENIERIA INGENIERI A ELECTRONICA ELECTRONI CA

ESCUELA ACADEMICO ACADEMICO PROFESIONAL 19.1

Curso: Laboratorio de Física III

Profesor:

Emilio Medrao

Tema: Car!as el"ctricas # c$er%os electri&icados

Informe de laora!or"o

In!e#ran!es:

1. ,. -. 0.

'erb 'erbo( o(o o L)%e( L)%e(** Ed+i Ed+i Meor Meor Príc Príci%e i%e** Ed+i Ed+i N. '$am '$am '$am '$am* * /ilme /ilmer  r  R$bi R$bio o Cam% Cam%os os** Dai Daiel el

E+,er"en-"a N. / $%& O'(ETIVOS

1. ,. -. 0.

Coocer el &$cioamieto de $ !ala)metro # la ersatilidad del mismo. Dise2ar # costr$ir $ am%erímetro $tili(ado $ !ala)metro. Dise2ar # costr$ir $ oltímetro $tili(ado $ !ala)metro. Coocer como am%liar el ra!o de medidas de $ am%erímetro # de $ oltímetro

)%& MATERIALES

3 3 3 3 3 3 3 3

4ala)metro Ca5a de resistecias 6d"cada7 8ablero de resistecias oltímetro Am%erímetro F$ete de olta5e CD Re)stato Coe:ioes

*%& FUNDAMENTO TEORICO

El !ala)metro es $ istr$meto destiado a reelar el %aso de corriete el"ctrica  %or $ circ$ito. E s$ &orma ms sim%le cosiste e $a a!$5a imaada a $a bobia 6co5$to de es%iras7 # esta a s$ e( erollado a $ cilidro de ;ierro 6H e ese istate %or el !ala)metro #  %or R esta %asado la misma itesidad de corrieteH etoces el alor de R es i!$al al de la resistecia del !ala)metro R!. R debe teer a%ro:imadamete 1?? Ω



G

Fi!$ra , R 

 R G R!

E la e:%eriecia al armar el circ$ito de la &i!$ra , el alor de la resistecia R =$e es i!$al a la resistecia del !ala)metro &$e R G R! G 11, 1.-3 El circ$ito de la &i!$ra - es i!$al al de la &i!$ra 1* %ero a;ora coocemos R # R! 6RGR!7. 8ome el oltímetro # mida el olta5e de la &$ete 6la llae cerrada7. Calc$le el alor de I! co la si!$iete &orm$la

I! G

  R J R!

Al medir el alor del olta5e =$e %asa %or el circ$ito - obteemos el si!$iete res$ltado  G 1*K 

Reem%la(ado los alores ;allados e la e:%eriecia e la &orm$la %ara ;allar la itesidad de corriete e el !ala)metro obteemos 30

I! G 1*K  6,?? J 11,7

G *0 : 1? A



Fi!$ra R  G

R!

)%& Cons!ru--"1n de am,er3me!ro de 6 a $6 mA%

Primero calc$le te)ricamete el alor de Rs;. E la &i!$ra 0 se c$m%le =$e I! R! G Is; Rs; Rs; G

I! . R!  6 I 3 I! 7

Reem%la(ado los alores I! # R! ;allados %reiamete se obtiee te)ricamete el alor  de la resistecia e el s;$t 30

Rs; G I! : R!  6 I  I! 7 G *0 : 1? A : 11,

3-

 61?  *07 : 1? A G *9

G I I

Fi!$ra 0  Rs;

E esta ec$aci) I re%reseta la corriete m:ima =$e medir s$ am%erímetro =$e esta costr$#edo* es decir* I G 1? mA ,.1.3 Calc$le e:%erimetalmete* el alor de Rs;. E:%erimetalmete el alor =$e se ;alla %ara Rs; es Rs; G *K ,.,.- Ec$etre el error %orcet$al. Por medio de la &orm$la se ;alla el error %orcet$al E G 1?? : 6alor 8e)rico 3 alor E:%erimetal7  alor 8e)rico E G 1?? : 6*9  *K??7  *9 G ,*1

*%& Cons!ru--"1n de un 0ol!3me!ro a 6 a 7 V%

Primero calc$le te)ricamete el alor de Rs; Rs; I! G R! I! Rs; G  3 I! R! I! Reem%la(ado los datos obteidos e la &orm$la ;allamos el alor de la resistecia Rs; 30

3-

Rs; G >  6*0 : 1? 7 : 11,  6*0 : 1? 7 G 01K*1,

G

Fi!$ra > OL8IOS

-.1.3 Utili(ado el re)stato como diisor de olta5e* eli5a $ alor etre ?  a >  # l$e!o com%relo co s$ oltímetro =$e $sted ;a dise2ado. El alor de la resistecia del s;$t ;allada al armar el circ$ito de la &i!$ra > ser Rs; G -K, Com%arado los alores ;allamos el error %orcet$al de las medidas %or medio de la &)rm$la E G 1?? : 6alor te)rico  alor e:%erimetal7 alor te)rico E G 1?? : 601K*1, 3 -K,7  01K*1, G ?*09

7% CUESTIONARIO

$% 8Por 9u es ne-esar"o 9ue un #al0an1me!ro !en#a res"s!en-"a mu4 a;a<

El !ala)metro costa de $ c$adro e el c$al se ec$etra $a bobia arrollada a $ im %ermaete. 8oda bobia id$ce $ cam%o ma!"tico c$ado %asa a tra"s de ella $a corriete el"ctrica. Esta corriete id$ce $ cam%o ma!"tico sobre el im* ;ace =$e esta id$(ca otro cam%o i!$al e ma!it$d %ero de setido o%$esto 6%or %rici%io de acci) # reacci)7* co lo =$e se %rod$ce $a corriete el"ctrica de res%$esta* c$#a itesidad de%ede de la catidad de $eltas # de la itesidad de corriete =$e se desea medir. Por  cosi!$iete* %ara =$e dic;a corriete %$eda ser medida e $a ma!it$d cosiderable* la resistencia interna debe ser lo menor posible* a &i de =$e la corriete %or ella %ase co la meor o%osici) %osible* de modo =$e la a!$5a de&lecte lo ma#or %osible* # la medici) se realice co la ma#or %recisi). Prcticamete todos los !ala)metros $tili(ados e la act$alidad so del ti%o D’Arsonval  de c$adro m)il o de c$adro ca%a( de !irar alrededor de $ e5e* a$=$e e ellos est cambiados los %a%eles del im # del c$adro. El im es m$c;o ma#or # &i5o* mietras =$e el elemeto m)il es $ c$adro li!ero =$e %$ede oscilar e el cam%o del im. El cam%o ma!"tico de $ im e ;errad$ra* c$#os %olos se desi!a %or N # S* se cocetra e la  %ro:imidad del c$adro* C* mediate el cilidro de ;ierro d$lce* A% El c$adro se com%oe de $as 1? ) ,? $eltas de ;ilo &io cod$ctor o $a del!ada cita* F* =$e %ro%orcioa $ mometo rec$%erador c$ado el c$adro se desía de s$ %osici) de e=$ilibrio* # sire tambi" %ara ;acer lle!ar la corriete al c$adro. El otro bore del c$adro se coecta a $a ;"lice &lo5a* '= =$e sire como se!$do cod$ctor # e5erce $ cotrol des%reciable sobre el c$adro. C$ado se eía corriete a tra"s del c$adro* sobre s$s lados erticales actu -ara-!er3s!"-as f3s"-as l"m"!a la "n!ens"dad de -orr"en!e 9ue ,asa ,or un #al0an1me!ro< - La resistecia de S;$t Rs;* es la =$e iteramete e5erce o%osici) a la corriete

el"ctrica =$e %asa %or el !ala)metroH esta es la =$e costit$#e la resistecia itera del istr$meto 6resistecia de deriaci)7* =$e i&l$#e e la medici) 6coocido como sesibilidad7. Por e5em%lo* e $ circ$ito co $a car!a de 1??  # $a tesi) de alimetaci) de - . Etoces* si a este circ$ito lo coectamos e serie co el !ala)metro =$e %osee $a ba5a resistecia itera* s$%o!amos 1?* %or la le# de O;m* la itesidad de corriete =$e circ$lara %or dic;o circ$ito ser

 I =

3V

= 2, 99Ω 

100 K Ω   + 10 Ω 

Lo c$al dem$estra =$e la resistecia itera del !ala)metro limita el %aso de la corriete el"ctrica* # como cosec$ecia de esto* la ma!it$d de la misma e la medici).

*% 8>u fuen!es de error ?a oser0ado a !ra0es del e+,er"men!o< Clas"f39uelas%

Las &$etes de error =$e se ;a obserado d$rate la reali(aci) de la %rctica* %odemos clasi&icarlas de la si!$iete maera • 

S"s!em5!"-os: So los errores =$e se mai&iesta e los istr$metos de medici)* tales como sesibilidad del istr$meto 6 ca%acidad míima de medici) de $a ma!it$d c$al=$iera7* resistecia itera* error de calibraci) de los mismos* mala mai%$laci) * errores e la lect$ra de los istr$metos 6%arala5e7* errores de calc$lo .

• 

Alea!or"os: Estos errores se mai&iesta sobretodo e &actores e:teros al &e)meo e est$dio* so errores itrísecos de los materiales 6estado de coseraci)* estr$ct$ra de los mismos7* así como las codicioes e:teras =$e iteriee e lect$ra de las medicioes* !eeralmete de ti%o &ísico 6cam%os electro3ma!"ticos* oscilacioes de olta5e* ;$medad* &río* calor* etc.7.

@% 8Por 9u un 0ol!3me!ro dee !ener una res"s!en-"a ele0ada< E+,l"9ue%

Sabemos %or la le# de O;m* =$e la di&erecia de %otecial aria e &orma directamete  %ro%orcioal a la resistecia %or la c$al %asa $a corriete el"ctrica. Por cosi!$iete  %odemos ded$cir =$e $ oltímetro =$e traba5a ba5o este %rici%io* debe teer $a resistecia eleada a &i de =$e %ara e&ectos de la medici) de la caída de tesi)* si =$e e:ista ariacioes e el am%era5e* debe e:istir $a resistecia de alto alor  de modo =$e  %rod$(ca la ma#or di&erecia de %otecial %osible* esto es* a ma#or resistecia itera* ma#or caída de tesi). Qa5o este %rici%io* es =$e es %osible am%liar el ra!o de medida #o escalas del oltímetro. El !ala)metro como oltímetro* este a%arato mide la di&erecia de %otecial etre dos  %$tos a los c$ales ;a de coectarse s$s bores. Eidetemete* o %$ede $tili(arse $ !ala)metro de bobia m)il %ara medir la di&erecia de %otecial etre* di!amos* dos es&eras car!adas. C$ado los bores del !ala)metro se coecta a las es&eras* s$ bobia  %ro%orcioa $a tra#ectoria cod$ctora desde $a a la otra. Circ$lara %or la bobia $a corriete mometea* %ero se modi&icara las car!as de las es&eras ;asta =$e todo el sistema se ;alle al mismo %otecial. Solo si s$ resistecia es ta !rade =$e se re=$iere $ tiem%o m$# lar!o %ara alca(ar el e=$ilibrio* %odría $tili(arse $ oltímetro %ara dic;o &i. U oltímetro ideal tiee resistecia i&iita* # a$=$e cabe cosiderar tambi" i&iita la resistecia de $ electr)metro* $ !ala)metro de bobia m)il solo %$ede desiarse %or  si %or s$ bobia m)il %$ede $tili(arse %ara medir la di&erecia de %otecial etre los  bores de $ !eerador* o etre dos %$tos de $ circ$ito =$e cotiee $ !eerador*  %or=$e este matiee $a di&erecia de %otecial etre a=$ellos. Si embar!o* tambi" e este caso se %latea di&ic$ltades.

7% 8Por 9u el am,er3me!ro dee de !ener res"s!en-"a a;a<

Utili(ado como &$dameto %ara la res%$esta la %re!$ta aterior* sabemos =$e la itesidad de corriete # la resistecia el"ctrica so iersamete %ro%orcioales* es decir* mietras $o a$meta* el otro dismi$#e e la misma %ro%orci). E cosec$ecia el am%erímetro %ara %oder reali(ar $a lect$ra de &l$5o de corriete el"ctrica e $ circ$ito* debe %oseer $a resistecia itera de ba5o alor* de modo =$e %ara $a di&erecia de  %otecial* =$e a$meta o dismi$#e* esta corriete solo %odr ser medida siem%re # c$a do dic;a resistecia o&re(ca la meor o%osici) al %aso de la mismaH e&ecto =$e solo se obtiee si la resistecia es de $ alor red$cido. El !ala)metro como am%erímetro* %ara medir la itesidad e $ circ$ito* ;a de itercalarse e este $ am%erímetro e serie. Si se dis%oe de este modo el !ala)metro aterior* medir c$al=$ier itesidad com%redida etre ? # 1 mAH %ero* la resistecia de la

 bobia se s$ma a la total del circ$ito* dado como res$ltado el =$e la itesidad des%$"s de itercalar el !ala)metro* si bie =$eda correctamete idicada %or el istr$meto* %$ede ser m$c;o meor de lo =$e era ates de itercalar a=$el. Es si d$da de desear =$e la resistecia del a%arto sea m$c;o meor =$e la del resto del circ$ito* de modo =$e al itercalar el istr$meto o ari" esecialmete la itesidad =$e se trata de medir. U am%erímetro ideal debería teer resistecia $la.

/% 8Se ,odr5 !ransformar un am,er3me!ro en un 0ol!3me!ro<

P$ede reali(arse dic;a tras&ormaci)* cosideracioes

%ero teiedo e c$eta las si!$ietes

E el am%erímetro* la resistecia itera o de S;$t 6Rs;7 # la resistecia del !ala)metro se ec$etra e %aralelo* %or lo =$e las resistecia e=$ialete etre ambas da como res$ltado otra de alor meor a la meor de ellas. E el oltímetro* las resistecias de S;$t # del !ala)metro* se ec$etra e serie* %or  lo =$e la resistecia total o resistecia e=$ialete a$meta e ma!it$d. De la cosideracioes ateriores %odemos ded$cir =$e %ara reali(ar la coersi) de $ oltímetro e am%erímetro* la resistecia de S;$t # la del !ala)metro* =$e se ec$etra iicialmete e serie* debe de ser coectadas e %aralelo %ara el caso de coertir este oltímetro e am%erímetro* de modo =$e la resistecia e=$ialete* esta ser tambi" de meor alor =$e la de la bobia del !ala)metro* co lo =$e el $eo istr$meto =$edara  %rote!ido de =$e la ma!it$d de la corriete a medir %ase directamete al bobiado del istr$meto. E res$me* co este cambio* se obtiee $a $ea resistecia S;$t* ecesaria %ara =$e %ase %or esta la ma#or catidad de corriete # =$e solo $a &racci) de la misma %ase %or la bobia m)il* =$e es %or medio de la c$al =$e se reali(ara la medici).

% 8>u -am"os !endr3a 9ue ?a-erse en los -"r-u"!os ,ara d"seBar 4 -ons!ru"r un am,er3me!ro 9ue ,erm"!a med"r -orr"en!es el-!r"-as en ran#os mas am,l"os<

Las modi&icacioes =$e %$ede reali(arse e los circ$itos* a desde el cambio de alor de los com%oetes o de la iserci) de $eos* de modo =$e lo ;a!a ms sesible # %or  cosi!$iete ms %reciso. Ua de las modi&icacioes =$e %odría ;acerse al circ$ito* es la de s;$tar mediate $a resistecia de alor adec$ado etre los bores del circ$ito* de &orma =$e solo $a %e=$e2a  %arte de la corriete* %ro%orcioal a la itesidad total =$e se desea medir* %ase %or la  bobia m)il. Así* si se dis%oe de $ miliam%erímetro como &odo de escala* 1?? diisioes # >? de resistecia itera* # co la c$al se desea medir $a corriete de %or  e5em%lo 1? mA* es id$dable =$e si se a%licase la totalidad de dic;a corriete al istr$meto* este se deterioraría* %$esto =$e el deaado de la bobia m)il o lo so%ortaría. Si embar!o* si coectamos $a resistecia de deriaci) co el circ$ito del istr$meto $a resistecia =$e %$eda absorber las 91? %artes de dic;a corriete* %or el

miliam%erímetro solo circ$lara 11? %artes de esta corriete* es decir* 1 mA* ma!it$d =$e  %$ede ser leída %or el istr$meto.

Fialmete* si deseamos teer sim$lteamete* arias escalas =$e %ermita la lect$ra de otros ra!os de alores de corriete* sim%lemete coectaríamos $a llae o iterr$%tor  m