Magnitudes eléctricas

Amperímetro. Polímetro. Resistencia Shunt

  • Enviado por: Hermes Gonzalez
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 6 páginas
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Práctica 13: medida de magnitudes eléctricas.

La práctica 3 consiste en la utilización del amperímetro y del polímetro para medir diferentes magnitudes eléctricas, así como la utilización de la llamada resistencia shunt para ampliar el rango de medida del amperímetro.

Material Utilizado:

  • Miliamperímetro (0-5) mA

  • Polimetro

  • Cables conectores

  • Resistencias de 1200 Ω, 750 Ω, 10 Ω y 2,2 Ω

  • Simulador de pila con interruptor

R1 = 1200 Ω ±10%

-Valor de las resistencias R2 = 750 Ω ±10%

R3 = 10 Ω ±10%

R4 = 2'2 Ω ±10%

4.1.- Medida de diferencias de potencial:

'Magnitudes elctricas'

Para medir la diferencia de potencial entre los puntos A y B del circuito usaremos primero el polímetro, puesto en funcionamiento como voltímetro, cuyo error es de 0'01 V. Las mediciones obtenidas son las siguientes:

VAB ± 0'01 V

1ª medición

5,51

2ª medición

5,50

3ª medición

5,51

Valor medio

5,51

A continuación vamos a calcular de manera indirecta la diferencia de potencial entre los puntos A y B del circuito, usando la ley de Ohm (V=RI) y midiendo la intensidad con el amperímetro. Las mediciones realizadas para hallar la intensidad se encuentran en la siguiente tabla; el error del amperímetro utilizado es de 0'2 mA.

I ± 0'2 mA

1ª medición

4,6

2ª medición

4,6

3ª medición

4,6

Valor medio

4,6

Utilizando la ley de Ohm los cálculos quedarían como siguen:

VAB = IR = 0'0046 · 1200 = 5,52

El error de este cálculo indirecto es el siguiente:

V = IR

Aplicando las derivadas parciales:

La diferencia de potencial que resulta de los cálculos teóricos es:

VAB= 5'5 ± 0'2 V

4.2.- Medida de intensidades:

'Magnitudes elctricas'

Medición de la resistencia RL utilizando una resistencia shunt:

Para ello calculamos la resistencia interna del amperímetro de la siguiente manera:

VAB = IBRB = ISRS

I=IB+IS

Según lo obtenido experimentalmente en al apartado anterior:

I = 4'6 ± 0'2 mA

RS=10 ± 0'1 Ω

Las mediciones de la intensidad que pasa por el amperímetro estando la resistencia shunt son las siguientes:

IB ± 0'2 mA

1ª medición

2,1

2ª medición

2,1

3ª medición

2,1

Valor medio

2,1

Ahora utilizamos la Ec. 1 para hallar la resistencia interna del amperímetro RB:

Para hallar el error hacemos derivadas parciales de la expresión anterior:

Por lo que el valor de la resistencia interna del amperímetro queda de la siguiente manera:

RB=12 ± 3 Ω

Vamos a cambiar ahora la resistencia de 10 ohmios por otra de 2'2 ohmios, para ver si el resultado es el mismo, para ello debemos medir primero la IB:

IB ± 0'2 mA

1ª medición

0'7

2ª medición

0'7

3ª medición

0'7

Valor medio

0'7

Este valor es válido dentro del rango calculado anteriormente, la mínima diferencia que se produce se debe a los errores que puede haber en la medición de resistencias con el polímetro.

4.3.- Determinación de intensidades con el dispositivo shunt:

Determinemos ahora el valor de la intensidad que circula por el circuito mediante un dispositivo shunt, cuando RL=750Ω. Nota: se utilizará la Ec. 1.

En este caso las mediciones para Ib son:

IB ± 0'2 mA

1ª medición

3'3

2ª medición

3'3

3ª medición

3'3

Valor medio

3'3

La intensidad, por tanto, es:

El error de la intensidad podemos hallarlo haciendo derivadas parciales de la fórmula anterior:

Por tanto la intensidad queda de la siguiente manera:

I = 7,2 ± 0'6 mA

- Cuestiones:

(1)

El amperímetro sólo puede medir intensidades menores o iguales de 5mA, por tanto, la resistencia a colocar debe ser lo suficientemente grande, como para que al colocar una diferencia de potencial de 1000V entre sus bornes, tan sólo deje circular una corriente máxima 5mA.

Para calcular su valor, hemos de aplicar la ley de Ohm: Vab=I·R. Representamos el circuito, para el caso más extremo Vab=1000V:

I R

a A b

Rb

V=1000v

El máximo valor que puede expresar el amperímetro es 5mA, por tanto, la mínima resistencia que colocaríamos en serie, ha de cumplir:

Rmin=

Es decir, que con una resistencia de al mínimo 200K, conseguiríamos que al conectar el amperímetro en serie, la intensidad que marcara fuera de 5mA, la intensidad máxima medible por el amperímetro.

Sin embargo, también puede darse el caso, de que la intensidad que marca el amperímetro sea tan pequeña, que no desvíe prácticamente su aguja. Por tanto, también se debe calcular una resistencia máxima, para que la intensidad que circule a través del amperímetro sea de al menos 0.2mA, que es la mínima intensidad apreciable.

El razonamiento es el mismo de antes:

Rmax=

Como vemos para medir diferencias de potencial de aproximadamente 1000V hemos de utilizar una resistencia cuyo valor esté comprendido entre 200KΩ y 5000KΩ.

200 KΩ <= I <= 5000KΩ

(2)

La sensibilidad disminuye (perdemos precisión), y el rango aumenta (se puede medir una más amplia gama de valores).

(3)

Para obtener la solución a esta cuestión, volvemos a utilizar la Ec.1:

I= Ib·.

Como lo que pretendemos es duplicar el rango de medida, Ib ha de valer la mitad de la intensidad real, es decir la mitad de I. Por tanto:

La relación que se debe cumplir es:

(4)

Comparacion de valores teóricos con valores reales

R1 ± 10%

R2 ± 10%

R3 ± 10%

R4 ± 10%

1ª medición

1213

738

10

1'9

2ª medición

1213

738

10

2'1

3ª medición

1213

738

10

2'2

Valor medio

1213

738

10

2'1

Valor Teórico

1200

750

10

2,2

1

Práctica 13. Medida de magnitudes eléctricas.

Ec. 1