Uso de Multímetro y Aplicaciones de la Ley de Ohm

Revisión Número: 1 Fecha de actualización: 27-08-2014 Fecha de vigencia: 2014

Preparado por: Osvaldo Quezada Revisado por: ESCO Aprobado por: ESCO

Laboratorio N°1: USO DE MULTÍMETRO Y APLICACIONES DE LA LEY DE OHM

Sigla Asignatura ACE2091 Nombre de la Asignatura

ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Tiempo 3 horas

Nombre del Recurso Didáctico GUÍA N° 1: USO DE MULTÍMETRO Y APLICACIONES DE LA LEY DE OHM.

Unidad de Aprendizaje N° 1 CIRCUITOS EN CORRIENTE CONTINUA

Unidades de Competencia

Calcula circuitos básicos eléctricos y sus componentes, de acuerdo a estándares establecidos por su aplicación.

Realiza armado de circuitos eléctricos básicos, de acuerdo a esquema.

Mide parámetros eléctricos básicos, de acuerdo a protocolo.

ÍNDICE

Contenido

Pág.

1. APRENDIZAJES ESPERADOS

1

2. OBJETIVOS DEL LABORATORIO

1

3. MARCO TEÓRICO

1

4. MATERIALES-EQUIPOS-ELEMENTOS NECESARIOS

6

5. PRECAUCIONES

6

6. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO

6

7. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO FINAL

13

8. PAUTAS DE EVALUACIÓN

14

9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

15

Agosto 2014 / Esc. Construcción / Técnico en instalaciones y Proyectos Eléctricos

1. APRENDIZAJES ESPERADOS

Reconoce leyes eléctricas básicas en corriente continua.

Realiza cálculos en circuitos eléctricos Mixtos y Mallas eléctricas en corriente continua.

Diseña circuitos básicos del tipo: resistivo, inductivo, capacitivo y mixtos; de acuerdo a esquemas dados.

Arma circuitos básicos del tipo: resistivo, inductivo, capacitivo y mixtos; de acuerdo a esquemas dados.

Comprueba leyes eléctricas fundamentales en circuito enmallado en CC.

Realiza mediciones de corriente, voltaje, potencia, etc. en los circuitos de corriente continua.

2. OBJETIVO

Conocer y practicar los diferentes usos de un multímetro para medir variables eléctricas.

Realizar mediciones de resistencia eléctrica, corriente eléctrica y voltaje en circuitos serie, paralelo y serie paralelo de corriente continua.

Verificar la aplicación de la ley de Ohm en circuitos básicos.

Comprobar el cálculo de resistencia parcial y total de los diferentes circuitos eléctricos utilizados y después comparar con los valores medidos.

Realizar mediciones de corriente y voltaje en un circuito mixto y comprobar teóricamente la coincidencia de los resultados.

Aplicar cálculos de potencia en circuitos de corriente continua. 3. MARCO TEÓRICO

3.1. MULTÍMETRO Este instrumento tiene la capacidad para medir diferentes parámetros eléctricos, integrados en un solo equipo, es decir puede medir corriente, voltaje o resistencia. Para medir cada una de estas variables se debe elegir una escala adecuada. La escala siempre indica cual es la magnitud máxima que puede soportar el instrumento según el parámetro a medir, sobrepasar este rango puede significar que el instrumento se puede dañar, por lo tanto antes de elegir la escala se debe tener claro cuál es el rango aproximado de la variable que se desea medir. El multímetro puede ser de dos tipos; multímetro análogo (Ver figura Nº1) o multímetro digital (Ver Figura Nº2). El primero de ellos utiliza una bobina de hierro móvil, que por medio de un fenómeno de rechazo entre los polos de una bobina móvil y otra fija (o imanes) se mueve una aguja asociada a la bobina móvil, este movimiento será proporcional a la magnitud de la variable medida, por ejemplo: corriente, resistencia o voltaje. El multímetro digital utiliza un circuito electrónico que realiza la medición utilizando un método de integración que será tomado en intervalos pequeños de tiempo. En la figura Nº3 se muestra un multímetro digital midiendo resistencia eléctrica.


Figura Nº1: Multímetro Análogo

Figura Nº2: Multímetro Digital

Medición de resistencia eléctrica:

Figura Nº 3: Medición de resistencia eléctrica usando un multímetro.


Para medir la resistencia eléctrica de un dispositivo o circuito eléctrico, en primer lugar debe estar desconectado de toda fuente de energía eléctrica y luego se debe elegir la escala apropiada según el rango aproximado de resistencia. El multímetro tiene escalas que están en ohm y otras en Kilo-ohm, por lo tanto para algunas mediciones la escala elegida puede ser baja para la resistencia a medir, en tal caso el instrumento debe indicarlo. Para esta medición el terminal común (negro) y Ω (rojo) deben estar en paralelo con el dispositivo o circuito a medir.

Medición de Voltaje:

Figura Nº 4: Medición de voltaje utilizando un multímetro.

Para medir el voltaje en cualquier dispositivo o circuito eléctrico este se debe encontrar conectado con la fuente de energía. Para esta medición el multímetro debe estar conectado en paralelo con el dispositivo a medir y los terminales del multímetro se deben conectados al común (negro) y V (rojo). El valor medido se entrega en volts y se debe tener precaución en elegir correctamente la opción para medir en corriente continua o corriente alterna, porque en caso contrario la medición será errónea. El multímetro para esta medición posee una gran resistencia interna, lo cual significa que no altera la resistencia interna o potencia consumida por el dispositivo o circuito medido.


Medición de Corriente Eléctrica

Figura Nº 5: Medición de corriente eléctrica.

Para medir corriente eléctrica en un circuito, el multímetro debe estar en serie con el dispositivo o parte del circuito a medir, lo cual significa que toda la corriente debe pasar por los circuitos internos del dispositivo, y para proteger el instrumento existe un fusible en su interior que lo protegerá contra las corrientes más altas a la escala elegida. Para evitar daños en este instrumento siempre se debe tener el cuidado de no conectarlo en paralelo. Cuando el multímetros está siendo utilizado para medir corriente la resistencia interna es muy baja lo cual ayuda a no generar caídas de voltaje que puedan alterar la medición. Para esta medición también se debe tener cuidado en elegir correctamente la opción de C.C. o C.A. según la naturaleza del circuito. La unidad de medida para medir la corriente será el ampere o miliamperes según la escala elegida.

3.2. LEY DE OHM La ley de Ohm establece la relación entre la corriente, el voltaje y la resistencia. La ley se expresa matemáticamente de tres maneras:

1. La corriente en un circuito es igual al voltaje aplicado al circuito divido por la resistencia del circuito.

𝐼 =𝑉

𝑅

2. La resistencia de un circuito es igual al voltaje aplicado al circuito divido por la corriente en el circuito.

𝑅 =𝑉

𝐼

3. El voltaje aplicado a un circuito es igual al producto de la corriente y la resistencia del circuito.


𝑉 = 𝐼 𝑥 𝑅 Donde: I = corriente en Amperes (A) R = resistencia en Ohm (Ω) V = voltaje en volts (V) Si se conoce dos de las cantidades V, I y R, podemos calcular la tercera. Se puede utilizar un esquema que ayude a recordar las posibilidades de la ley de Ohm según los datos que se conozcan.

Figura Nº 6

3.3. POTENCIA ELÉCTRICA

La potencia eléctrica se define como la rapidez con la cual un dispositivo o circuito eléctrico es capaz de generar o consumir energía eléctrica. La potencia eléctrica usada en cualquier parte de un circuito es igual a la corriente en esa parte, multiplicada por el voltaje aplicado.

𝑃 = 𝑉 𝑥 𝐼 V en volts, I en amperes, P en Watts

Además si la ecuación anterior se combina con la ley de ohm se tiene:

𝑃 = 𝐼2 𝑥 𝑅

𝑃 = 𝑉2

𝑅


4. MATERIALES – EQUIPOS – ELEMENTOS NECESARIOS

2 Multímetros.

1 Fuente de poder de corriente continua.

1 Panel con resistencias.

18 chicotes con bornes macho aislados.

Calculadora.

Cuaderno de Apuntes 5. PRECAUCIONES

Asistir con zapatos de seguridad a todas las experiencias de taller y laboratorios.

Usar ropa con manga larga y pantalones de tela gruesa, tipo jeans.

Usar los elementos de protección personal que serán entregados en el respectivo curso para su uso, estos deberán ser devueltos al término de la experiencia.

6. DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO

6.1. Realizar las mediciones de cada una de las resistencias indicadas en el panel de la figura N°7:

Figura N°7

Resistencia Valor de Resistencia en Ohm


R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

Tabla N°1

6.2. Armar el circuito de la figura N°8. Medir las corrientes y voltajes indicados en las resistencias R8, R9 y R11

Figura N°8

Se debe tener especial cuidado con elegir la opción de C.C. para corriente y voltaje. Además recordar que el amperímetro se conecta en serie y se debe elegir una escala superior a 50 mA y para el voltímetro elegir una escala superior a 12 V. En la figura Nº 7 se muestra el esquema de montaje para el diagrama unilineal mostrado de la figura Nº 6.


Figura N°9

Anotar las mediciones realizadas. Nota Importante: En ningún caso se deben unir los terminales de la fuente de voltaje, debido a que esto significa hacer un cortocircuito entre los terminales y por ello circulará una corriente muy elevada que puede dañar dicha fuente si no posee alguna protección adecuada contra sobre corrientes.

6.3. Verificar la Ley de Ohm midiendo la corriente en cada una de las resistencias indicadas en la tabla N°1 aplicando diferentes voltajes en cada caso, por ejemplo para R6

Figura N°10

N° Resistencia Valor de voltaje en Volts

Valor medido de corriente en mA

Valor calculado de corriente en mA


1 R1 6V

2 R4 6V

3 R5 12V

4 R6 12V

5 R7 9V

6 R8 3V

7 R9 6V

8 R10 9V

9 R11 3V

Tabla N°2

6.4. Para cada uno de los circuitos dibujados a continuación se debe medir la corriente y el voltaje en la resistencia R8. Anotar estos resultados en la tabla N°2.

Figura N°11: Circuito 1










Circuito 1 Voltaje Medido en Volts

Voltaje calculado en Volts

Corriente Medida en mA

Corriente Calculada en mA

Circuito 2

Circuito 3

Circuito 4

Circuito 5

Circuito 6

Circuito 7

Circuito 8

Tabla N°3

6.5. Con los datos de la tabla N°3, construir un gráfico Voltaje v/s Corriente.


Figura N°18: Gráfico para completar con puntos y recta

7. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO FINAL Se debe entregar un informe grupal con los siguientes contenidos:

- Objetivos - Materiales utilizados - Mediciones y cálculos desarrollados - Dibujos de circuitos y conclusiones.


8. PAUTAS DE EVALUACIÓN


9. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

1. “Fundamentos de Electricidad”, Milton Gussow.

2. “Circuitos Eléctricos”, J. Edminister.

3. Apuntes de clases

Documents

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