INFORME 3

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EXTENSIÓN DEL MILIAMPERÍMETRO 

1. OBJETIVO. - Conocer el circuito para la ampliación de la escala de un miliamperímetro. - Comprender el principio de funcionamiento de un voltímetro. -  Analizar  Analizar las ventajas y desventajas desventajas que presentan presentan los los circuitos circuitos de de ampliación. ampliación.

-

2. MATERIALES MATERIALES ya tenemos 3. PROCEDIMIENTO 1. Seleccionamos las resistencias a utilizarse de 50 Ω y 100 Ω asumiendo como corriente máxima 4 (A). 2. Calculamos Calculamos los factores factores de de extensión extensión para para el miliamperím miliamperímetro etro y las resistencias resistencias shunt de la siguiente manera. Para  I  m= 2.5( A) n3 =

 I  m  I  a

2.5

=

1

=

2.5

=

5

Para  I  m= 5( A)  I  m

n2 =

=

 I  a

5 1

Para  I  m= 10( A)  I  m

n1 =

 Rsh1 =

 R  sh 2 =

 Ra ⋅ n3

=

( n3 − 1) ⋅ n1

 R a ( n 2 − n 1 )n 3

=

n 1 n 2 (1 − n 3 )

 R  sh 3 =

 I  a

 R a (n 3 − n 2 )

(1 −n 3 )n 2

=

10 1

= 10

100 * 2.5 (2.5 - 1) * 10

= 16.67(Ω)

100 * (5 − 10) * 2.5 10 * 2.5 * (1 − 2.5)

=

100 * (2.5 − 5) (1 − 2.5) * 5

=

= 16.67(Ω)

33.33(Ω)

3. Con los anteriores datos calibramos las resistencias a los valores indicados y determinamos la resistencia interna del miliamperímetro.  R int A =

0.6Ω

4. Una Una vez vez conc conclu luid ido o esto esto proc proced edem emos os a arma armarr el sigu siguie ient nte e circ circui uito to (ext (exten ensi sión ón del del miliamperímetro).

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5. 6. 7.

Colocamos todos los instrumentos en corriente alterna ya que el miliamperímetro es de corriente alterna. Ajustamos el selector en la posición 1 y realizamos la lectura del miliamperímetro. Tomamos nota de los valores obtenidos. Repetimos esto para la posición 2 y 3, de modo que obtuvimos la siguiente tabla.

Posición “S” seleccionada

 I ( A)

Factor de Extensión

 I  a ( A)

 I  m ( A)

1 1 2 2 3 3

3 4,5 3 2 2 1

10 10 5 5 2,5 2,5

0,27 0,41 0,56 0,37 0,78 0,38

2,7 4,1 2,8 1,85 1,95 0,95

8. Como podemos observar existe una diferencia entre  I ( A) e  I  m( A) .n Para determinara los errores cometidos podemos hacer lo siguiente. Factor de Extensión Teórico

Factor de Extensión Experimental

Error Porcentual

10

11,1

11,1

5

5,4

7,1

2,5

2,6

2,6

9. Como podemos observar existe una diferencia entre  I ( A) e  I  m( A) .n Para determinara los errores cometidos podemos hacer lo siguiente. 10. Calculamos los factores de extensión y resistencias para la extensión del miliamperímetro a voltímetro.

n1 =

V   I  a

=

25(Ω)

 R a =

 R  s1 = n1 − R a =

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0.2(Ω)

25 − 0.2 = 24.8(Ω)

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n2 =

V   I  a

=

50(Ω)

 R a =

 R  s 2 =n 2 − n1 = n3 =

V   I  a

0.2(Ω)

50 − 25 = 25(Ω)

= 100(Ω)

 R a =

 R  s 3 = n 3 − n 2 = 100 − 50 =

0.2(Ω)

50(Ω)

11. Armamos el siguiente circuito (extensión a voltímetro).

12. Colocamos todos los instrumentos en corriente alterna ya que el miliamperímetro es de corriente alterna. 13. Ajustamos el selector en la posición 1 y realizamos la lectura del miliamperímetro. Tomamos nota de los valores obtenidos. 14. Repetimos esto para la posición 2 y 3, de modo que obtuvimos la siguiente tabla. Posición “S” Factor de V (V )  I  a ( A) V  m(V ) seleccionada Extensión 1

10,5

25

0,91

10,25

1

20

25

0,8

20

2

40,2

50

0,8

40

2

46

50

0,91

45,5

3

80,3

100

0,78

78

3

90,3

100

0,88

88

15. Como podemos observar existe una diferencia entre

V (V ) y. V  m(V ) Para determinara los

errores cometidos podemos hacer lo siguiente.

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Factor de Extensión Teórico

Factor de Extensión Experimental

Error  Porcentual

25

25

0,0

50

50,25

0,5

100

102,613636

2,6

4. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

-

La resistencia interna de un amperímetro por lo general es muy pequeña que en este caso es de:  R int A =

0.6Ω

Para hallar este valor simplemente conectamos un ohmetro en los terminales del miliamperímetro.

-

Notamos que tanto el ohmetro como el voltímetro tienen los siguientes errores sistemáticos. Los cuales se obtienen juntando los dos terminales del instrumento.

 E Ohm =

-

-

-

0.4[ Ω]

 E Volt =

0.4[V ]

En la extensión de la escala del miliamperímetro observamos grandes errores, esto nos lleva a pensar lo siguiente. El error se presenta en el factor de extensión el cual depende de las resistencias shunt conectadas por lo tanto podríamos decir que el error proviene de uno de estos dos instrumentos, amperímetro u ohmetro. Al ajustar nuevamente las resistencias obtenemos un mejor resultado, esto se debe principalmente a que no contamos con un instrumento que nos diga cual es el valor verdadero. En cuanto a la extensión a voltímetro tuvimos un mejor resultado, la diferencia entre los factores de extensión teóricos y experimentales es mínimo, por lo tanto podemos decir que un amperímetro puede ser usado como voltímetro. Con esta ultima experiencia podemos decir que un voltímetro no es nada mas que un amperímetro conectado en serie con una gran resistencias. Mientras mas grande sea la resistencia en serie las amplia es su escala.

5. CUESTIONARIO 1. Haga un análisis detallado de los errores que se cometen al medir una magnitud con circuitos de extensión, como se pueden reducir los errores.

-

 Antes de realizar cualquier medida debemos cerciorarnos de que los instrumentos estén en un óptimo estado. Conocer la exactitud de los mismos  Al armar el circuito para la extensión debemos tratar de ser lo mas precisos en la medición de las resistencias. Es en este punto donde se cometen mas errores. Cuando nuestros instrumentos son analógicos primero debemos ajustar la escala a 0, y mirar  el instrumento de frente. Generalmente nos olvidamos de ajustar la escala a 0, y por no

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ubicar bien los instrumentos tenemos lecturas erróneas de la magnitud medida (error de paralaje). En conclusión para utilizar los circuitos de extensión tenemos que ser muy cuidadosos con el equipo a utilizar y las magnitudes a medir.

2. Podría un voltímetro utilizarse como amperímetro? Justifique respuesta con ecuaciones matemáticas. Como sabemos un voltímetro es un amperímetro conectado en serie a una gran resistencia.  Aplicando la ley de ohm: V 

=

 IR

Donde observamos que la caída de tensión en grande la resistencia también por lo tanto la corriente tiene que ser mínima. Para utilizar un voltímetro como amperímetro tendríamos que hacer uso de la ley de ohm. 3. Como podría ampliarse el alcance de un voltímetro?. Como sabemos el voltímetro es un instrumento de gran resistencia, es decir que para ampliar su alcance tendría que aumentarse la resistencia interna del voltímetro. 4. Aplicando los conceptos estudiados en las prácticas de regulación y la presente, como se podría medir resistencias?, ¿cuál es el principio de funcionamiento de un ohmetro?. Es un instrumento que mide la resistencia o simplemente continuidad, de un circuito o parte del directamente en ohmios sin necesidad de cálculos, su principio de funcionamiento se basa en el método del voltímetro para medir resistencias y se configura habitualmente en circuitos tipo serie y/o derivación. El ohmetro tipo serie consta de un galvanómetro o movimiento D`Arsonal conectado en serie con una resistencia y una batería, con un par de terminales a los cuales se conecta la resistencia desconocida. La corriente que circula a través del galvanómetro depende de la magnitud de la resistencia desconocida y la indicación del medidor es proporcional a su valor, siempre y cuando se hayan tomado en cuenta una debida calibración

Fig. Ohmetro tipo Serie Cuando la resistencia desconocida Rx = 0 (terminales A y B en cortocircuito), circula corriente máxima en el circuito. En estas condiciones, la resistencia de derivación R 2 se ajusta hasta que el galvanómetro indique la corriente a escala completa (Ifsd). La posición de la aguja para la corriente de escala completa se marca "0 ". En forma similar, cuando Rx = (terminales A y B abiertas) la corriente en el circuito es cero y el galvanómetro indica cero corriente, esta posición se marca " " en la escala. Se colocan las marcas intermedias en la escala conectando valores conocidos de resistencia Rx en las terminales del instrumento. La exactitud de estas marcas depende de la exactitud respectiva del galvanómetro y de las tolerancias de las resistencias de calibración.

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5. Consiga el catálogo y circuito esquemático de un instrumento de medida (voltímetro, amperímetro, ohmetro), y aplicando los conceptos estudiados hasta el momento comente su funcionamiento.

Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos. Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.

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