1. PRÁCTICA DE LABORATORIO:
MEDIDAS ELÉCTRICAS. LEY DE OHM.
Marco legal (Decreto 112/2007):
Tercer curso: Bloque 5. Electricidad y electrónica
• Ley de Ohm.
• Potencia y energía eléctrica.
• Circuito en serie, paralelo y mixto.
• Corriente continua y corriente alterna.
• Estudio comparado.
• Electromagnetismo. Aplicaciones: electroimán. Dinamo, motor de corriente continua, relé y
alternador.
• Aparatos de medida: voltímetro, amperímetro y polímetro. Realización de medidas sencillas.
• Montaje de circuitos característicos.
• Introducción a la electrónica básica: la resistencia, el condensador, el diodo y el transistor.
Descripción de componentes y montajes básicos.
• Valoración de los efectos del uso de la energía eléctrica sobre el medio ambiente.
Resultados de aprendizaje:
•
•
•
Diseñar, simular y realizar montajes de circuitos eléctricos sencillos, en corriente continua,
empleando pilas, interruptores, resistencias, bombillas.
Saber utilizar correctamente las magnitudes eléctricas básicas, sus instrumentos de medida y su
simbología.
Ser capaz de montar un circuito electrónico sencillo empleando resistencias, a partir de un esquema
predeterminado.
Objetivos:
•
•
•
•
•
•
Aprender a utilizar un polímetro para realizar medidas de diversas magnitudes eléctricas.
Comprobar la ley de Ohm y la ley de la asociación de resistencias en serie.
Comprobar el valor de la resistencia equivalente de una combinación de resistencias en serie.
Comprobar el valor de la resistencia equivalente de una combinación de resistencias en paralelo.
Comprobar el valor de la resistencia equivalente de una combinación de resistencias en serie-paralelo.
Distinguir, de acuerdo con el tipo de combinación, el valor máximo y mínimo de una combinación de
resistencias.
2. ormas de laboratorio eléctrico:
1. No introducir alimentos y bebidas al taller.
2. En el laboratorio no se corre. Trabaja en tu puesto de trabajo y las prendas de ropa no se dejan encima
de las mesas, se cuelgan en las perchas. Lleva al laboratorio solamente el cuaderno de prácticas,
bolígrafo y calculadora si hace falta.
3. Recógete el pelo si lo tienes largo y utiliza guantes y gafas de seguridad cuando te lo diga el profesor.
4. Evitar el portar joyas en el taller, por ejemplo: cadenas, esclavas, etc.
5. Ser puntual al momento de comenzar la práctica.
6. Lee el guión atentamente, copia en tu cuaderno el guión de la práctica y antes de comenzar comprueba
que tienes todo lo que te hace falta, no toques nada que no corresponda a tu práctica. Cuando
comprendas lo que hay que hacer empieza a trabajar, no antes. En caso de duda pregunta al profesor.
7. Solicita el material que te falte al profesor. No lo busques por tu cuenta.
8. Procurar el orden en todo momento al realizar una práctica; y abandonar el taller una vez que se haya
terminado la práctica.
9. Manejar los aparatos del taller con el mayor cuidado posible, siguiendo las indicaciones del maestro y de
los alumnos asesores. Ten las manos limpias y secas. No manipules aparatos eléctricos con las manos
mojadas.
10. Todos los alumnos deberán tratar con respeto a todas las personas que se encuentren en el taller y su
radio de acción cercana, evitar decir palabras ofensivas.
11. Al finalizar comprueba que todo el material ha quedado limpio y en orden, los aparatos desconectados.
3. Fundamento teórico:
Los polímetros son instrumentos que permiten realizar medidas de diversas magnitudes eléctricas. Para ello
están dotados de diferentes circuitos eléctricos que seleccionamos dependiendo de la magnitud que
queramos medir y del orden de magnitud de su valor. Aunque existe una gran variedad de modelos, los
aspectos generales relacionados con su manejo son básicamente los mismos con independencia del
instrumento concreto que estemos utilizando.
La ley de Ohm nos da la relación que existe entre la tensión, intensidad y resistencia eléctrica en un
conductor. Establece que la corriente I que circula por él es proporcional a la diferencia de potencial V entre
sus extremos, siendo la constante de proporcionalidad el inverso de la resistencia del conductor:
I=
V
R
(1)
Por tanto, si dispusiéramos de una fuente de tensión V variable y representáramos gráficamente los valores
de I medidos frente a los correspondientes valores de V, debemos obtener una recta cuya pendiente es 1/R.
Una conexión de resistencias en serie se caracteriza porque
presenta un trayecto único de paso de corriente. Tal como se aprecia en
la figura 1, la misma intensidad de corriente I circula a través de cada
una de las resistencias R1 y R2 conectadas en serie. Llamemos Vab a la
diferencia de potencial aplicada al conjunto de la asociación.
a
R1
V1
R2
b
V2
I
Figura 1
Se cumple que
V ab = V 1 + V 2 = I ( R1 + R 2 ) .
(2)
Así pues,
I=
V ab
,
R1 + R2
( 3)
es decir, la resistencia equivalente de una asociación de resistencias en serie es la suma de las
resistencias
Rs = R1 + R 2
(4)
Material: Se utilizarán resistencias de distintos valores, una fuente de tensión variable (pilas de distinto
voltaje, en su defecto) , cables de conexión, panel de montaje y un polímetro digital.
Presupuesto:
El presupuesto es de 0 € ya que el centro dispone del material y los aparatos de medida necesarios.
4. Montaje experimental y toma de medidas:
1. Medida de resistencias
a) Conecte los terminales a las posiciones indicadas en el
polímetro para medir resistencias, es decir, una terminal
debe estar conectada en “COM” (polaridad−) y la otra en
“Ω” (polaridad +).
b)
El selector debe señalar una posición bajo el indicativo
“Ω”. Los diferentes valores numéricos bajo el indicativo
“Ω” representan las diferentes escalas, es decir, el valor
máximo de resistencia que se puede medir en dicha
posición. Para empezar seleccione la escala de 2MΩ.
c)
Toque ahora con los terminales del polímetro los
extremos de una de las resistencias disponibles (que
debe estar sin conectar a ninguna fuente) y anote el
resultado que puede leer en la pantalla. Anote también la
resolución del aparato y tómela como una estimación de
la incertidumbre expandida de la medida.
d)
Pase a continuación a una escala inferior con mayor resolución y repita la medida. Repita este paso
hasta llegar a una escala con un valor numérico inferior al valor de la resistencia. Nunca debe
emplearse una escala menor pues se corre el riesgo de dañar el instrumento.
e)
Determine el valor de la resistencia utilizando el siguiente código de color estándar adoptado por los
fabricantes. De acuerdo con dicho código las bandas de color han de interpretarse de la siguiente
manera:
− La primera banda es la más próxima a uno de los extremos. Si hay 4 bandas será más fácil
identificar la última pues siempre será oro o plata.
− El color de la primera franja indica la primera cifra significativa de la resistencia.
− El color de la segunda indica la segunda cifra significativa.
− El color de la tercera indica el factor multiplicador.
− El color de la cuarta indica la tolerancia o incertidumbre expandida.
Factor Multiplicador
1
10
100
1000
10.000
100.000
106
10
10
10
0,1
0,01
-
Tolerancia %
5
10
20
Cifras significativas
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-
Color
Negro
Marrón
Rojo
Naranja
Amarillo
Verde
Azul
Violeta
Gris
Blanco
Oro
Plata
Sin color
5. 2. Medida de diferencia de potencial (tensión)
a) Conecte la resistencia a la fuente de tensión,
concretamente a las entradas azul y roja donde puede
leerse 100 mA y gire el mando regulador de la tensión
hacia la izquierda hasta la posición 1.2
b) Conecte los terminales a las posiciones indicadas en el
polímetro para medir tensiones: “COM” y “V”.
c) Coloque el selector en una posición bajo el indicativo
“V” (corriente continua). Elija para comenzar la escala
más grande.
d) Conecte las terminales del polímetro a cada extremo de la
resistencia (conexión en paralelo), de forma que el
terminal que sale del “COM” contacte con el punto más
cercano al borne negativo de la fuente. Anote el valor que
indica la pantalla. De acuerdo con el manual de instrucciones del polímetro, la incertidumbre
expandida de la medida se calculará con la siguiente tabla
DC VOLTAJE
Rango Incertidumbre expandida
200 mV 0,5% de la lectura + 2⋅resolución
2V
0,5% de la lectura + 2⋅resolución
20 V
0,5% de la lectura + 2⋅resolución
200 V
0,5% de la lectura + 2⋅resolución
1000 V 0,8% de la lectura + 2⋅resolución
e) Repita el apartado anterior bajando paulatinamente de escala sin llegar a utilizar nunca una escala
inferior al valor de la tensión en la resistencia.
3. Medida de intensidades
a) Desconecte el polímetro de la resistencia. Sitúe
ahora sus terminales en las posiciones: “COM” y
“mA”.
b) Coloque el selector bajo el indicativo “A” (corriente
continua). Elija para comenzar la escala más grande.
c) Abra el circuito del montaje anterior, por ejemplo
desconectando de la resistencia el cable unido al
borne negativo de la fuente. Conecte el extremo libre
que ha quedado de dicho cable al terminal del
polímetro unido al “COM”. Conecte el otro terminal
del polímetro al extremo libre de la resistencia, de
esta forma el amperímetro estará colocado en serie
con la resistencia y circulará por él justo la
intensidad de corriente que se desea medir. Anote el valor que indica la pantalla. Para el cálculo de
la incertidumbre expandida utilice la siguiente tabla que proporciona el fabricante
DC I TE SIDAD
Rango Incertidumbre expandida
200 µA 1% de la lectura + 2⋅resolución
2 mA
1% de la lectura + 2⋅resolución
20 mA 1% de la lectura + 2⋅resolución
200 mA 1,5% de la lectura + 2⋅resolución
d) Repita el apartado anterior reduciendo cada vez la escala de intensidad hasta donde sea posible.
6. 4. Asociación de resistencias y medida de intensidad.
Asociación en serie
a) Mida con el polímetro las 3 resistencias R1, R2 y R3 siguiendo el método especificado en el punto 1
de este guión.
b) Mire de nuevo la figura 1 del guión y después conecte en serie las resistencias con un cable. Mida
ahora con el polímetro la resistencia total de la asociación Rs.
TEÓRICO
PRÁCTICO
IR1
IR2
IR3
IT
c) Construya el circuito completo de la figura 1 conectando a la fuente el conjunto de las dos
resistencias en serie. La conexión a la fuente debe hacerse de nuevo a la entrada donde se lee 100
mA. El mando regulador de la tensión se coloca aproximadamente hacia la mitad de su recorrido.
Mida las diferencias de potencial V1, V2, y Vab .
d) Mida la corriente I.
ASOCIACIÓ PARALELO
TEÓRICO
PRÁCTICO
TEÓRICO
PRÁCTICO
IR1
IR2
IR3
IT
ASOCIACIÓ MIXTA
IR1
IR2
IR3
IT
7. ombre y Apellidos____________________________________________
RESULTADOS Y CUESTIO ES
1. Medidas de resistencia
Escala
R±U(R)
Valor más preciso: R =
Incertidumbre relativa: Ur (R) =
Código de colores
Banda
Color
1
2
Según el código de colores: R =
Tolerancia=
, U(R)=
2. Medidas de diferencia de potencial
Escala
V±U(V)
Valor más preciso: V =
Incertidumbre relativa: Ur (V) =
3. Medidas de intensidad
Escala
Valor más preciso: I =
Incertidumbre relativa: Ur (I) =
I±U(I)
3
4
