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MATERIA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO.

ÁREA: INGENIERÍA. CUATRIMESTRE: CUARTO NOMBRE DEL ALUMNO: FECHA DE REALIZACIÓN:

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PRÁCTICA No. 2 Conocimiento del Equipo Básico OBJETIVO: Conocer el “multímetro”, su principio de funcionamiento y forma de conexión, así como, las medidas de seguridad para su correcta utilización; la estructura interna de un tablero “protoboard” para facilitar su uso, el manejo de una fuente de alimentación y la estructura básica de un circuito eléctrico.

INVESTIGACIÓN PREVIA

A) Defina: Fuente de alimentación, Corto circuito y Circuito Eléctrico.

B) Explique brevemente las características de un multímetro.

C) ¿Cuáles son las medidas de seguridad para el uso apropiado del multímetro?

D) ¿Qué es un tablero protoboard y para que se utiliza?

E) ¿Cómo se conecta el multímetro para la medición de corriente?

F) ¿Cuáles son las causas por las que se puede dañar el fusible interno del multímetro?

G) ¿Cuáles son las causas por las que se puede dañar la fuente de alimentación?

H) Explique la ley de Ohm.

I) ¿Qué es una resistencia y cuántos tipos de ellas existen?

J) ¿Cómo es el voltaje en un arreglo de resistencias serie y en un arreglo de resistencias en paralelo?

K) ¿Cómo es la corriente en un arreglo de resistencias serie y en un arreglo de resistencias

en paralelo?

L) ¿Qué diferencia existe en un arreglo de capacitores en serie y en paralelo?

NORMAS DE SEGURIDAD. Es necesario evitar portar objetos metálicos, tales como relojes o pulseras.

EQUIPO DE SEGURIDAD. Bata. Lentes de protección (Googles)

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EQUIPO: 1 fuente de poder 1 cable de alimentación 1 protoboard 1 multímetro 2 cables banana-caimán 1 Juego de cables tipo telefónico MATERIAL (Proporcionado por el profesor)

1 Resistencia de 470 a 1/2w (Amarillo, violeta, rojo)

2 Resistencias de 1K a 1/2w (Café, negro, rojo)

1 Resistencia de 2.2K a 1/2w (Rojo, rojo, rojo)

1 Resistencia de 3.3K a 1/2w (Naranja, naranja, rojo)

1 Resistencia de 10K a 1/2w (Café, negro, naranja)

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MARCO TEORICO: Multímetro El multímetro es un instrumento de medición que puede medir varios parámetros eléctricos y electrónicos. La cantidad y precisión de dichas medidas dependerán de la marca y el modelo. Los parámetros más comunes son:

Voltaje y corriente tanto de C.A. como de C.D.

Resistencia, continuidad y prueba de diodos.

Frecuencia, capacitancia, inductancia, temperatura, presión y prueba a transistores. Los multímetros se pueden clasificar en análogos y digitales. Los análogos muestran su medición por medio de una aguja que se mueve sobre una gráfica en la que se encuentran los diferentes parámetros que se pueden medir y los rangos que ésta tenga; en tanto que los digitales muestran dicha información en una pantalla de cristal líquido o display. El rango es un parámetro que define el intervalo de valores para los cuales está acondicionado el instrumento. Para mejorar las condiciones de medición es necesario conocer las características del parámetro a medir, volts, amperes, ohms, etc., en particular tener una idea precisa de la cantidad que vamos a medir, lo que nos permite ajustar el rango adecuado. Cuando no se tiene la experiencia necesaria, es recomendable comenzar la medición con el rango más alto e ir reduciendo conforme sea necesario para poder obtener una lectura más precisa.

Hoy en día, la mayor parte de los multímetros cuentan con la función de ajuste automático de rango, por lo que en estos casos sólo será necesario seleccionar el parámetro requerido.

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Protoboard. Los tableros protoboard son tarjetas para la realización de experimentos electrónicos, los cuales están constituidos por una gran cantidad de orificios o puntos de conexión, en los que se insertan los elementos o dispositivos electrónicos.

Los puntos de conexión están unidos internamente, formando grupos que tienen continuidad entre sí, pero aislados de otros grupos, de tal forma, que se facilite la conexión de los elementos para la formación de circuitos.

Fuente de alimentación La fuente de alimentación es el dispositivo a través del cual obtendremos la energía necesaria para realizar los experimentos. En el laboratorio se cuenta con fuentes triples, contando con dos fuentes variables de 0 a 20 volts y una fija de 5 volts.

Un factor importante a considerar, es la cantidad de corriente que puede suministrar la fuente, ya que en caso de excederla, la fuente se dañaría. Las fuentes que se tienen en el laboratorio cuentan con un LED rojo que indica dos posibilidades, que está excediendo la capacidad de la fuente o que está en corto.

FIGURA FUENTE DE VOLTAJE

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Circuito eléctrico Un circuito eléctrico es un conjunto de componentes eléctricos conectados entre ellos por medio de conductores para formar un camino cerrado donde la corriente eléctrica pueda circular. Un circuito eléctrico incluye los elementos fundamentales:

Fuentes

Conductores

Cargas La siguiente figura muestra un circuito simple compuesto por un generador de voltaje, una carga, conductores de conexión y un interruptor.

Las fuentes cumplen la función de transformar energía de algún tipo en energía eléctrica. De acuerdo al tipo de transformación que realizan, las fuentes se dividen en:

Generadores de tipo químico (las clásicas pilas usadas por ejemplo en radios, calculadoras, etc.)

Generadores de tipo mecánico (dinamos y alternadores) Generadores eléctricos de tipo luminoso (foto-celdas y foto-diodos) Generadores eléctricos de tipo térmico (termocuplas).

La carga absorbe la energía eléctrica y la transforma en energía de otro tipo, por ejemplo, las lámparas transforman energía eléctrica en luz y calor; los motores eléctricos transforman energía eléctrica en energía mecánica. Los conductores de conexión tienen, en cambio, la función de asegurar el pasaje de corriente entre el generador y la carga. El interruptor sirve para establecer o interrumpir la circulación de corriente del generador a la carga.

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA. MULTÍMETRO Actividad 1: Observe y describa el funcionamiento de cada una de partes siguientes del multímetro: Pantalla o Display. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Selector de Funciones. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Enchufes de Entrada. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ De forma breve, defina el significado y función de cada parámetro que posea un multímetro, así como, la forma en que debe conectarse para realizar cada medición. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Comprobación del estado de los fusibles del multímetro. Los fusibles son dispositivos de protección para evitar daños mayores al equipo. Están hechos de un material que presenta cierta resistencia al paso de la corriente y que se funde cuando se excede la cantidad para el cual fueron diseñados, abriendo el circuito.

Para comprobar su estado se debe seguir el procedimiento indicado por el fabricante

FIGURA: PRUEBA DEL FUSIBLE INTERNO

Actividad 2: Describa el procedimiento para comprobar el funcionamiento del fusible en un multímetro “Fluke” _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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PROTOBOARD Actividad 3: Con el multímetro en función de continuidad y la ayuda de cable telefónico descubra como están interconectados los puntos de conexión del tablero protoboard y esquematícelo en la figura.

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RRESISTENCIA La medición de resistencia se realiza por medio de un ohmiómetro, cuyo símbolo se representa en la figura:

Para medir resistencia en el multímetro, éste, se coloca en la modalidad de ohmetro. Para medir la resistencia de un conductor o de un componente del circuito, es necesario que al menos una de sus terminales sea separada del circuito, por dos razones fundamentales: Evitar que la medición sea alterada por la presencia de otras resistencias. Evitar que el instrumento sea atravesado por la corriente del circuito que podría dañarlo.

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Actividad 4: Con el multímetro en función de ohms mida el valor de cada una de sus resistencias, procure no tocar las resistencias ni los puntos de los cables del multímetro, con su cuerpo, ya que esto puede provocar errores en su medición.

RESISTENCIA VALOR

Amarillo, violeta, rojo

Café, negro, rojo

Rojo, rojo, rojo

Naranja, naranja, rojo

Café, negro, naranja

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RESISTENCIA DE CONTACTO DEL CUERPO HUMANO.

Toda materia o sustancia presenta una cierta oposición al flujo de corriente, a esta oposición se le conoce como resistencia.

Los niveles de corriente que pueden circular por el cuerpo y sus efectos se muestran en la tabla siguiente:

NIVEL DE CORRIENTE EFECTO

1 mA Nivel de percepción

5 mA Nivel máximo inofensivo

50 mA Dolor y posible inconsciencia

100-300 mA Falla cardiaca y probable muerte

Actividad 5: En esta parte mediremos el valor de la resistencia de contacto que en este momento presenta su cuerpo.

Sostén ambas terminales del multímetro y selecciona el rango adecuado para obtener el valor de tu resistencia. Anota este valor y repite el procedimiento para cada integrante del equipo.

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A continuación moja las manos levemente y repite el procedimiento anterior. Comenta los valores obtenidos y anote sus observaciones al respecto.

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¿El valor de resistencia es el mismo para todas las personas? ¿Por qué?

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FUENTES DE ALIMENTACIÓN

La medición de la fuerza electromotriz (FEM) y el voltaje se realizan con un voltímetro, cuyo símbolo se representa en la figura.

Cualquiera sea el tipo de instrumento que se use, analógico o digital, la medición se realiza conectando las terminales del voltímetro a las terminales del componente cuyo voltaje queremos medir. A este tipo de conexión se le llama en paralelo.

Para que no se alteren las cantidades que deben ser medidas en el circuito debido a la inserción del instrumento, es necesario que el voltímetro presente una muy alta resistencia.

Para visualizar correctamente la cantidad medida, es necesario que, al insertar el instrumento, la terminal positiva (+) del voltímetro se conecte a la terminal positiva del componente.

Con los instrumentos digitales, no es necesario tener en cuenta la polaridad, debido a que, en caso de invertir las terminales del voltímetro, aparece en pantalla el signo “-“en frente del valor numérico desplegado.

v

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Actividad 6: Construye en el protoboard el circuito que se muestra en la siguiente figura.

Del circuito de la figura anterior mide las caídas de voltaje en cada elemento.

VV1 = __________ VR1 = __________ VR2 = __________ VR3 = __________

Cálculos Teóricos. Ahora calcula el voltaje en cada elemento del circuito y compara tus resultados con los valores medidos.

VV1 = __________ VR1 = __________ VR2 = __________ VR3 = __________

Compara los resultados medidos y teóricos, anota tus conclusiones: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Actividad 7: Construye el circuito de la siguiente figura.

Del circuito de la figura anterior mide las caídas de voltaje en cada elemento.

VV1 = __________ VR1 = __________ VR2 = __________ VR3 = __________

Cálculos Teóricos. Ahora calcula el voltaje en cada elemento del circuito y compara tus resultados con los valores medidos.

VV1 = __________ VR1 = __________ VR2 = __________ VR3 = __________

Compara los resultados medidos con los teóricos y anota sus conclusiones: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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Actividad 8: Construye el circuito de la siguiente figura.

Del circuito de la figura anterior mide la las caída de voltaje en cada elemento.

VV2 = __________ VR1 = __________ VR2 = __________

VR3 = __________ VR4 = __________ VR5 = __________

Cálculos Teóricos. Ahora calcula el voltaje en cada elemento del circuito y compara tus resultados con los valores medidos.

VV2 = __________ VR1 = __________ VR2 = __________

VR3 = __________ VR4 = __________ VR5 = __________

Compara los resultados medidos y teóricos, anote sus conclusiones: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

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CONCLUSIONES DE APRENDIZAJE.

RECURSOS BIBLIOGRÁFICOS.

Serway, Raymond A. Electricidad y Magnetismo.Mexico, Mc Graw-Hill, 1997.

Sears, Francis W./ Zemansky, Mark W. Física Universitaria.México, Adison Wesley Longman, 1998.

Cheng, David K. Fundamentos de Electromagnetismo para Ingeniería.Mexico, Addison Wesley Longman, 1997.

Resnick, Robert/Halliday, David. Física, Volumen 2.México, CECSA, 1997.