Informe laboratorio 5 fisica III

INDICE

1. OBJETIVOS

03

2. MATERIALES

03

3. FUNDAMENTO TEORICO

03

4. PROCEDIMIENTO

04

5. CUESTIONARIO

07

6. BIBLIOGRAFIA

09

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

RESISTENCIA VARIABLE Experiencia N° 5

1. OBJETIVOS   

Mostrar como es el comportamiento de las resistencias Variables. Caracterizar sensores resistivos. Calcular los errores obtenidos diferenciando el de cero, ganancia y no linealidad.

2. MATERIALES La tarjeta insertable UNITR@IN-I de Resistencias variables, SO4203-7B, sirve para analizar esta clase de resistencia, siendo posible estudiar los siguientes tipos.  Fotorresistencia (LDR)  Termorresistencia con coeficiente negativo de temperatura (NTC).  Termorresistencia con coeficiente positivo de temperatura (PTC).  Varistores (VDR)

3. FUNDAMENTO TEORICO Para observaciones sencillas, se puede prescindir de la aplicación de la tecnología de medición puesto que las resistencias (excepto la VDR) reaccionan muy sensiblemente a las influencias externas. La sensibilidad de los componentes se puede variar por medio de potenciómetro o resistencias conectadas en serie. Se puede comprobar la reacción de los componentes que reaccionan a los cambios de temperatura simplemente con el tacto (temperatura corporal). La alimentación de tensión se realiza por medio del sistema de bus UniTrain-I o por los experimentadores.

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

Resistencias Variables Termorresistencia (NTC) Las termorresistencias NTC (NTC = Coeficiente Temperatura Negativa) son semiconductores fabricados con cerámica policristalina de óxidos mixtos, que se emplean en mayor grado para la medición de la temperatura. En los materiales semiconductores, la cantidad de portadores libres de carga se eleva con el aumento de la temperatura, de manera que la resistencia eléctrica disminuye ante dicho aumento de temperatura. Por esta razón se los denomina también termistores. Con temperatura ambiente, presentan un coeficiente negativo de temperatura en el orden de magnitud de -3 a -5% por grado. El rango típico de temperatura va de -60ºC a +200ºC. La dependencia en función de la temperatura obedece a la siguiente ecuación: R(T)=R(T0)* T: Temperatura en K. T0: Temperatura de referencia. B: Constante dependiente del material. La temperatura de referencia y la constante dependiente B del componente se pueden tomar de la correspondiente hoja de datos. Las temperaturas se deben expresar en Kelvin se realiza por medio la ecuación. T = (0+ 273ºC) Las resistencias NTC poseen una sensibilidad esencialmente mayor que los termómetros de resistencia metálica. Entre los campos de aplicación se encuentra todo tipo de medición y control automática de temperatura. La desventaja de muchas aplicaciones, no obstante, radica en que la curva de la resistencia no es lineal sino exponencial. Por tanto, se debe llevar a cabo una linealización de dicha curva. Tablas 1: Valores básicos de una resistencia NTC (R25 = 5K )

Temperatura de medición en ºC Valores básicos en ohmios

0

20

25

40

60

80

100

120

16325

6245

5000

2663

1244

627.5

339

194.7

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

La imagen muestra la característica correspondiente (curva roja) junto con la característica de una resistencia que tiene un valor de referencia de 10K (curva azul).

4. PROCEDIMIENTO Característica estática de resistencia En el experimento siguiente se debe analizar la respuesta de las resistencias NTC. Para ello se registrara la característica de una resistencia de este tipo y se discutirán los posibles rango de aplicación de este tipo de resistencias. Monte el circuito experimental que se representa a continuación en la sección II de la tarjeta de experimentación SO4203-7B: La animación siguiente ilustra el arreglo experimental. Abra el instrumento virtual Fuente de tensión continua y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. Enciende la continuación el instrumento por medio de la tecla POWER. Abra el instrumento virtual Voltimetro A y Amperimetro B, seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente.

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

Ajustes de la fuente de tension continua Rango: 10V Tension de salida: 1V

Ajustes del Amperimetro B Rango de medicion: 20mA DC Modo de operación: AV Shunt: 10 ohmios

Ajustes del voltimetro A Rango: 5V DC Modo de operación: AV

En el caso de que realice la medición de corriente empleando el amperímetro virtual, abra el instrumento y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. Ahora, ajuste la tensión de alimentación Ue, empleando uno tras otro, los valores expuestos en la tabla 1. Mida cada tensión U en la resistencia NTC, al igual que la corriente I que fluye por la resistencia y anote los valores de medición en la tabla. Antes de ajustar un nuevo valor de tensión, espere siempre aproximadamente un minuto antes de llevar a cabo la medición de corriente. Si pulsa la pestaña “Diagrama” de la tabla, después de realizar todas las mediciones, podrá visualizar gráficamente la característica resultante. El grado de calentamiento de la resistencia durante el servicio depende de la potencia consumida. Si se registra esta potencia en función del valor de la resistencia, se obtiene la característica de temperatura de la resistencia. Calcule la potencia P = U * I y la resistencia R = U/ I para cada medición documentada en la tabla 1, y anote en la tabla 2 los valores obtenidos.

A continuación, visualice las correspondientes curvas características.

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

Tabla 1: Ue[v]

U[v]

I[mA]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.87 1.75 2.52 3.14 3.54 3.78 3.88 3.8 3.77 3.76

5 11 18 27 38 52 65 80 90 90

Tabla 2: Ue[v] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

P[mW](UxI) R[Ohm](U/I) 4.35 174 19.25 159 45.36 140 87.78 116 134.52 93 195 72 252.2 59 304 47 339.3 41 338.4 41

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

5. CUESTIONARIO 1. ¿Por qué es necesario esperar aproximadamente un minuto antes de medir la corriente después de realizar una modificación en la tensión?  En primer lugar, la tensión de alimentación debe estabilizarse. X La resistencia NTC se calienta ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la resistencia y la medición solo se puede realizar después de que la temperatura haya alcanzado su valor estacionario. X La resistencia NTC se enfría ante el flujo de corriente. De esta manera disminuye la resistencia y la medición solo se puede realizar después de que la temperatura haya alcanzado su valor estacionario. X No existe ningún motivo en especial para esperar antes de medir la corriente. 2. ¿Qué afirmaciones podría realizar en relación con la característica obtenida? X   X  X

La pendiente de la característica es constante. La pendiente de la característica varía. La tensión de la resistencia NTC adopta un valor máximo. La tensión en la resistencia NTC aumenta continuamente. Si la tensión asciende, disminuye la pendiente de la característica. Si la tensión asciende, aumenta la pendiente de la característica.

3. ¿A qué conclusión puede arribar a partir de las dos características obtenidas?  X  X

Si la temperatura aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC. Si el consumo de potencia aumenta, se incrementa el valor de la resistencia NTC. Si el consumo de potencia aumenta, disminuye el valor de la resistencia NTC. Si el consumo de potencia aumenta, disminuye la temperatura de la resistencia NTC.  Si el consumo de potencia aumenta, aumenta la temperatura de la resistencia NTC.  Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberían operar con bajas intensidades de corriente para evitar los efectos del calentamiento. X Si las resistencias NTC se emplean como sensores de temperatura, deberían operar con elevadas intensidades de corriente para obtener resultados estables.

RESISTENCIA VARIABLE UNMSM - Universidad Nacional Mayor de San Marcos “Decana de América”

BIBLIOGRAFÍA

Libros consultados: FISICA Volumen II: Campos y ondas

Marcelo Alonso Edward J. Finn

Fisica Universitaria

Sears Zemansky