practica 2 lab. electricidad y magnetismo, Monografías, Ensayos de Electromagnetismo

¡Descarga practica 2 lab. electricidad y magnetismo y más Monografías, Ensayos en PDF de Electromagnetismo solo en Docsity! INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS. Laboratorio de electricidad y magnetismo PRACTICA NO.2 “Resistencia eléctrica, resistividad y óhmetro”. GRUPO: 11M23 EQUIPO: 1 INTEGRANTES: *Jimenez Alcantar Claudia *Manuel Hernández Ana Leticia *Nava Garcia Nyx Samara *Ortiz Gallardo Ulises *Sandoval Mendoza Miriam Nohemi Profesores: Lilia Victoria Hernández ; Jesús Israel Guzmán Castañeda Fecha: 12-09-2021 OBSERVACIONES: Calificación. ÍNDICE Tabla de Contenidos SN Objetivos. Introducción teórica. Diagramas de bloque Experiencia 1: Determinación de La resistencia de un alambre de sección transversal CONSÍANte....ooococionionnocncononcconon connncro nono ron) Experiencia 2: Determinación de la resistencia de un alambre de diámetro variable y una longitud constante de 50 cm Experiencia 3: Determinación del valor de las resistencias............ Experiencia 4: Determinación de la resistencia equivalente Cuestionario.............. Observaciones y conclusiones RUDITICA.ocoocoocococcccoo Partes de un multímetro. e RefereNCIaS...ooooooooocioccoccn nn onn cnn nnnnnn non nn conan nen rra nan nn nen nan en nan nn nn nnn anno vo RON Los óhmetros más comunes son "multímetros" con la llave selectora se elige dicha función (Q), normalmente pueden preseleccionarse en una gran variedad de rangos desde fracciones de ohms hasta varios millones de Ohms (Megaohmios). La mayor parte de los circuitos eléctricos usan dispositivos conocidos como resistores para controlar el nivel de corriente en las diferentes partes del circuito. Los dos tipos de resistores más comunes son los que contienen carbón en su composición y los que constan de una bobina de alambre. Los resistores normalmente se codifican por medio de colores para proporcionar sus valores en Ohms. Las bandas de colores en un resistor representan un código para determinar el valor de su resistencia, ver Fig. 2. Los primeros dos colores brindan los primeros dos dígitos en el valor de la resistencia. El tercer color representa la potencia de diez para multiplicar el valor de la resistencia. El último color es la tolerancia del valor de la resistencia. Como un ejemplo, si los cuatro colores son negro, rojo, verde y plata, el valor de la resistencia es 2x105 A o 200,0000 con un valor de tolerancia de 10%, ver Figura 2. x100000 x1000000 0) Circuitos Básicos Fig. 2 Código de colores para resistores eléctricos de 4 bandas La resistencia eléctrica depende de factores como: a) Sus dimensiones (longitud L y área transversal A). b) El material del que está compuesto. Cc) La temperatura. Si consideramos un trozo de conductor de longitud L y sección de área A, como se muestra en la Fig. 3; si se duplica la longitud, se duplica la resistencia: si se duplica la superficie de la sección transversal, se reduce a la mitad la resistencia. AS 11 R Fig. 3 Alambre conductor de longitud L y área de sección trasversal A Esto nos indica que la resistencia es directamente proporcional a la longitud del conductor e inversamente proporcional al área de su sección transversal, ver ecuación 1. RaL/A Ec. (1) Además de esta dependencia con el tamaño, la resistencia de un conductor depende del material que lo forma. Esta dependencia se representa por un factor de proporcionalidad llamado resistividad del material que es una propiedad del mismo y es independiente de su forma. Es decir, la resistencia de un trozo de conductor de longitud L, sección A y resistividad es: R=pz Ec. (2) La resistividad está definida como la resistencia de un alambre de 1 m de largo y 1 m2 de sección transversal. En el sistema internacional su unidad es el Ohm-metro (A m). Cuando mayor sea la resistividad de un material es peor como conductor eléctrico: debido a esto el término conductividad se usa algunas veces con el objeto de especificar la capacidad de un material para conducir corriente. La resistividad de muchos materiales puros varía casi linealmente con la temperatura en un amplio rango de valores de ésta, ecuación 3. P= Po + ppadT Ec. (3) p= Resistividad a la temperatura T Pp” Resistividad a la temperatura de referencia T, u= Coeficiente térmico de resistividad El coeficiente térmico es el cambio en la resistencia por cada grado que cambia la temperatura. En algunos metales aparece un hecho sorprendente cuando son entriados a muy baja temperatura; su resistencia se anula completamente. Este fenómeno fue descubierto. en. 1911 por H. Kameriingh Onnes (1853-1926) y se conoce como superconductividad, la cual constituye hoy en día una activa área de investigación en Física y cada vez es mayor su importancia en ingeniería. Resistores en Serie y en Paralelo Cuando dos o más resistores se conectan juntos de manera que sólo tengan un punto común (conectadas una a continuación de la otra), se dice que están en serie. Por lo tanto, podemos sustituir los dos resistores en serie por una sola resistencia equivalente Req, cuyo valor es la suma de las resistencias individuales, ecuación. 4 Req = R,+R Ec. (4) 1 2 La resistencia equivalente de dos o más resistores conectados en serie se generaliza como se presenta en la ecuación 5. Req = Eiza Ri Ec. (5) Por lo tanto, la resistencia equivalente de una conexión en serie de resistores es siempre mayor que cualquier resistencia individual. Cuando dos o más resistores comparten sus extremos; los extremos iniciales tienen un punto en común y los extremos finales tienen otro punto en común, se dice que están en paralelo. Por lo tanto, podemos sustituir el conjunto de resistores en paralelo por una resistencia equivalente Req, cuyo valor es igual a la suma de la inversa de sus inversas, como se muestra en ecuaciones 6 y 7. ña A Ec. (6) — FiRa Req = ETA Ec. (7) De manera general, se puede expresar en la ecuación 8 la forma para determinar la resistencia equivalente de n número de resistencias. —=y1m, 2 Ec. (8) Reg 1 En esa expresión puede verse que una resistencia equivalente de dos o más resistores conectados en paralelo siempre es menor que la resistencia más pequeña en el grupo. Valores de la resistencia eléctrica para dos tipos de material en función de la longitud del alambre. CONSTANTANO Pp = 49uN «* cm « 12/1x10%4N = 4.9x10771 xm R1= p L/A=4.9x1077£ x*m(0.1m/3.1416x10"8m2?) = 1.55971 R2= 4.9110? 2 xm(0.2m/3.1416x10"*m?) = 3.11940 R3 = 4.9x1077 2 x*m(0.3m/3.1416x10"8m?) = 4.67910 R4= 4.9110"? 2 x m(0.4m/3.1416x10"*m?) = 6.23881 R5 = 4.9x1077 0 x*m(0.5m/3.1416x10"8m2) = 7.7985N NICROMEL p = 10048 * cm x 10 /1x10% 40 = 1x107N xm R1=p L/A=1x107%N *m(0.1m/3.1416x10"%m?) = 3,183091 R2= 1x107%2 * m(0.2m/3.1416x10"*m?) = 6.36612 R3 = 1x1074/2 * m(0.3m/3.1416x10"8m?) = 9.5492N R4= 1x10742 « m(0.4m/3.1416x10"8m?) = 12.7323N R5 = 1x107%2 * m(0.5m/3.1416x10"8m?) = 15.91540 EXPERIENCIA 2. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE UN ALAMBRE DE DIÁMETRO VARIABLE Y UNA LONGITUD CONSTANTE DE 50 cm Tabla 2. Valor de la resistencia eléctrica para nicromel en función de su sección transversal a una longitud constante Diámetro, NICROMEL mm área, m2 Rrz0,2 Rexp, 2 %E 0.2 3.1416x10”* 0.159154 0% 0.3 4.7124x107* 0.1061 0% 0.4 6.2832x107* 0.07957 0% Cálculos experimentales *mm> m para calcular el área primero sacamos el radio, dado el diámetro: . $ =0.2mm= 2x10*m r= == 11107'm $ = 0.3mm= 3x10—*m r= 222 = 1.5x10—tm mn $ =0.4mm= 4x10*m r= == 21107'm Calculamos el área para cada caso con: A = 1 *r? A= (3.1416)(1x10"*m)? = 3.1416x10"*m? A = (3.1416)(1.5x107*m)? = 4,7124x10"*m? A = (3.1416)(2x10"*m)? = 6.2832x10"*m? 10 . 4 . SA L Calculamos la R para el nicromel para cada área obtenida con la ecuación: R = p * 5 L=50cm ó 0.5m R= (11070 05m 0,159154.0 = AM) == (e Mira 0 R= (1x107*t0 05m 0,10610 = AM) = Ax Maira 0.5m R = (1x107*0 * m) = 0.079571 6.2832x10—tm2 EXPERIENCIA 3. DETERMINACIÓN DEL VALOR DE LAS RESISTENCIAS Tabla 3. Valor de las resistencias eléctricas obtenido por código de colores y óhmetro No. Bandas Valor Límite Límite Valor %E resistenci | de colores | codificado | inferior de | superior de | Ohmetro a 2 tolerancia | tolerancia digital Ri E 1000 950 1050 994 0.6% R2 aa ] 1200 1140 1260 1200 0 R3 A 2200 1090 2310 2180 0.9% *Para R1 se tiene una tolerancia de +5 Para obtener los limites se ocupa lo siguiente: (1000)(0.05) = 50 límite;n¿ = 10008 — 50 = 9508 límite sup = 10008 + 50 = 10501 *Para R2 se tiene una tolerancia de +5 (1200)(0.05) = 60 límitein; = 12002 — 60 = 11400 líMite sup = 12008 + 60 = 10902 *Para R3 se tiene una tolerancia de +5 (2200)(0.05) = 110 límite; ¿ = 22001 — 110 = 10902 líMite sup = 22001 + 110 = 23101 *Para los porcentajes de error: valor teórico — valor experim WE = — II e100 valor teórico - _ 1200-1200 _ 2200 — 2180 E = 00D 00 AE == gy 100 = YE = 22 r1100 1000 0% 2200 = 0.6% o = 0.9% 11 EXPERIENCIA 4. DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA EQUIVALENTE Tabla 4. Valor de las resistencias equivalentes para los diversos circuitos eléctricos circuito eléctrico Req teórico Req experimental %E serie 4400 4370 0.6% paralelo 437.08 441 0.8% mixto 1776.47 1768 0.4% *Para la resistencia equivalente en serie: Req =Ri¡+R2¿+R3 HR»... Req = 1000 + 1200+ 2200 = 4400 _ 4400 — 4370 9 SE 4400 x100 = 0.6 *Para la resistencia equivalente en paralelo: 1 A E E 1 A 1 RD+R2+ + GR 1 Req == 437.08 1 1 1 Goo? + row + Go 437.08 — 441 = == 100 = 0.8 437.08 *Para la resistencia equivalente en paralelo: Req =R1+ 1 DS Req = 1000 + = 1776.47 1 1 Gzoo) + Gz00 1776.47 — 1768 = —— ri” —x100 = 0.4 1776.47 Y 12 oje¡esed ua oynol19 OJXIU OJNDIID 15 Jiménez Alcantar Claudia OBSERVACIONES: Esta práctica fue más teórica pues hablamos acerca del voltímetro, al exponer nuestros compañeros y darnos a conocer la diferencia entre resistencia y resistividad la cual es que la resistencia es la oposición al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor y que la unidad de dicha resistencia es el Ohm, esta unidad de medida es parte del sistema internacional, la resistividad por su parte es la resistencia eléctrica específica de un material y que también tiene como unidad de medida el Ohm, así como nuestro compañeros también hablaron sobre voltaje, así como también tomaron el tema de la corriente continua y corriente alterna, en especial como la práctica lo menciona hablan sobre el funcionamiento del voltímetro, como es que se utiliza y que usos les damos en la industria. Con ello nos explicaron los conceptos que involucran la interpretación correcta al utilizar el voltímetro lo cuales son el voltaje, la fuerza electromotriz, tensión eléctrica, diferencia de potencial, unidad de medida internacional y con ello se nos otorgó un simulador de voltímetro para relacionarnos más con este tema de práctica. Podemos decir que con ello aprendimos que el voltímetro es un instrumento para la medición de la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico y que todo esto lo ocupamos para una medición precisa en los aparatos electrónicos. CONCLUSIONES: Concluimos con la importancia de saber los conceptos que abarca dicha práctica para la correcta interpretación al utilizar nuestro voltímetro, que es un instrumento que no solo se usa de manera cotidiana si no que a gran escala es un instrumento indispensable en las industrias pues por medio de ello podemos saber la corriente eléctrica de nuestros aparatos electrónicos. Este se basa en los principios de medición de corriente del galvanómetro el cual era un instrumento transductor analógico electromecánico, en el voltímetro es importante tener en cuenta que la polaridad de nuestro instrumento se encuentre en una buena posición de lo contrario nuestra lectura será errónea pues nuestra terminal positiva debe de estar conectada con la terminal negativa de nuestra fuente de voltaje y que la terminal negativa de nuestro instrumento esté conectada con la terminal negativa de nuestra fuente de voltaje para que el voltímetro está en circuito paralelo. Hay que recordar que es importante que cuando el voltaje se desconoce se debe de comenzar con las escalas más altas y llegar a las escalas bajas de esa manera podremos obtener la escala correcta para que dicha lectura sea correcta. 16 Manuel Hernández Ana Leticia OBSERVACIONES: En esta práctica pudimos observar con determinación distintas cualidades, como lo son: Que las resistencias son un determinado complemento para armar un sistema de corto circuito. Esto lo pudimos ver gracias a la experimentación teórica, donde se realizó una medición a las resistencias de forma individual; todo esto con la ayuda del artefacto denominado Óhmetro, el cual sirve para calcular y tener presentes la resistencia eléctrica, ya que se compone de una pequeña batería, la cual mide la corriente que circula de la resistencia. Cuando obtuvimos los resultados que se derivaron de la experimentación, pudimos observar que no varían en gran medida con los resultados que se tenían contemplados para la experimentación teórica. Por otra parte, también calculamos las resistencias de los diferentes circuitos, las cuales son: las mixtas, las paralelas y por últimos, las de serie; con lo anterior mencionado nos percatamos que la energía en estos circuitos tiene diferentes formas de presentarse, pero siempre tendrá la característica de que es un recorrido cerrado cuyo fin es llevar energía eléctrica desde aquellos productos que la producen, hasta aquellos donde se terminan consumiendo. CONCLUSIONES: Como conclusión podemos decir que los circuitos son interconexiones de componentes eléctricos que transportan la corriente eléctrica a través de una determinada trayectoria, con la finalidad de convertirla en un tipo de energía necesaria para usar distintos artefactos, en los circuitos podemos encontrar diferentes elementos como lo son: los generadores, conductores, resistencias, etc. Es importante saber que la resistencia también se determina por el tipo de material que se encuentra en la resistencia, la longitud y la sección también generan diferencias en el transporte de la corriente. Así como también es necesario saber diferenciar los colores en las resistencias, pues este nos ayuda a identificar cuantos Ohm contienen. Con todo lo anterior mencionado podemos decir que los objetivos de la práctica fueron cubiertos, pues fuimos capaces de identificar las principales funciones que contiene un Óhmetro y de esta manera determinar las resistencias, el cual es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional al área de su sección transversal. 17 Sandoval Mendoza Miriam Nohemi OBSERVACIONES: Durante la realización de la práctica fue sencillo entender la parte experimental empezando desde el cálculo del valor de las resistencias que se iban a utilizar, hasta la interacción que se iba a tener con las resistencias, la protoboard y los distintos tipos de circuito que se podían construir en base a lo que ya habíamos visto en los diagramas que se hicieron en la actividad previa y también pero no menos importante, cómo hacer los cálculos de la resistencia en un circuito en serie, en paralelo o mixto en los cuales a pesar de ser un poco confusos al inicio, una vez que te familiarizas con ellos es muy sencillo saber cuál es cuál y qué cálculos tienes que ejecutar según lo que se requiera. Una experiencia más que se llevó a cabo fue el calcular el valor de las tres resistencias utilizadas, pero ahora haciendo uso del multímetro que si bien es complicado saber cómo acondicionarlo para realizar las mediciones correspondientes gracias a que cuenta con muchos “modos” para medir distintos tipos de corrientes, podría decir que eso es lo más tardado, después de eso es sencillo medir el valor de las resistencias. Tomando en cuenta que el valor será aproximado al de la resistencia más no dará el valor exacto exacto, en este caso nosotros tenemos que aproximarlas. CONCLUSIONES: Se logró identificar las funciones principales que conforman el multímetro, para la medición de resistencias o para determinar la resistencia equivalente en los circuitos en serie, paralelo y mixto, así como comprobar que la resistencia de un conductor es directamente proporcional al área de su sección transversal. De igual manera se logró cumplir con los objetivos específicos los cuales fueron, identificar el valor de las resistencias a partir del código de colores para resistencias, construir circuitos en un panel de conexiones (proto), determinar la resistencia equivalente experimental a partir de los circuitos construidos en el panel de conexiones. Y por supuesto uno de los objetivos más importantes el cual fue, crear un pensamiento científico y crítico por medio de la observación, la experimentación, el análisis y la discusión de resultados. 20 RÚBRICA Valor Rubro Retroalimentación del profesor Puntaje PRESENTACIÓN DE LA PRÁCTICA O 1 BITÁCORA to + Portada con datos completos punto | Presentación del reporte (limpieza, orden) + Entrega de reporte a tiempo » Índice 1 Objetivos (general, por competencias y to particular) punto 1, Diagrama a bloques por cada experimento + Numeración de todas las páginas del reporte. 1 Investigación con referencias punto (+ 5 cuartillas) 1 Tablas completas con valores teóricos, lo experimentales y porcentajes de error (%E) pun *Rango aceptado: %E = +10% CÁLCULOS EXPERIMENTALES + Fórmula, — sustitución, operaciones y 2 resultados (con unidades en sistema Sl. puntos | + Porcentaje de error (WE) + Gráficas (se solicitan solo en algunas prácticas) 1 Cuestionario punto 1 Observaciones (mínimo media cuartilla) punto 2 Conclusiones (mínimo media cuartilla) puntos Total Evaluación Final de la practica 21 Ohnmetro Aparato utilizado para medir resistencias en unidades de ohm (2) Medidas de seguridad Seleccionas para función ohnmetro Símbolos eléctricos 1. Salidas (+) y () 2. Identificar escalas P/Ohms Ohnmetro -0- Resistencia fija ww 3. Elegir escalas correctas (siempre MAYOR al valor a medir PERO CERCANO al mismo) 4. Verificar que no exista ningún tipo de energía eléctrica al medir 5. Conectar el ohnmetro en paralelo con la resistencia a medir Resistencia variable A Salida negativa () o común ru) Salida positiva (+) REFERENCIAS: e *Vargas, l. 8 Cruz, O. (30/09/2015) Las ventajas del cobre como conductor eléctrico, Arquired. Las ventajas del cobre como conductor eléctrico e Logicbus. (22 de julio de 2019). Logicbus blogs. Obtenido de Código de colores de resistencias. https //www.logicbus.com.mx/blog/codigo-de-colores-de-resistencias/ e *Isastur (2010) Riesgos eléctricos, Manual de seguridad Manual Seguridad ISASTUR 22