Practica 1

Práctica 1


Medición de voltajes, corrientes y resistencias con el multímetro digital y comprobación de la Ley de Ohm.

Objetivos:

1.- Conocer y utilizar el protoboard para implementar circuitos sencillos.

2.- Conocer y utilizar las funciones básicas del multímetro digital (DMM: Digital Multi Meter) para medir voltajes, corrientes y resistencias

3.- Comprobar prácticamente la Ley de Ohm en circuitos con resistencias en serie y en paralelo.

Material necesario:

Esta práctica se realizará en equipos de 3 ó 4 alumnos por equipo. Cada equipo de trabajo requiere el siguiente material:

-Un protoboard mediano.
-Un metro de cable UTP de 4 pares.
-2 resistencias de 1000 Ohms, 1/4 de watt (colores café, negro, rojo).
-2 resistencias de 2000 Ohms, 1/4 de watt (colores rojo, negro, rojo).
-2 resistencias de 100 Ohms, 1/4 de watt (colores café, negro, café).

Introducción

El voltaje, la corriente y la resistencia eléctrica son los parámetros básicos de todo circuito eléctrico y electrónico. La manipulación de estos parámetros de manera controlada nos permite utilizar dichos circuitos para representar y transmitir información.

El multímetro digital

El multímetro digital (DMM, por sus siglas en inglés) es el instrumento de laboratorio que nos permite medir estos parámetros. Puede configurarse como voltímetro para medir voltajes entre 2 puntos, puede configurarse como amperímetro para medir la corriente que circula por alguna rama o componente de los circuitos eléctricos y se puede configurar como ohmetro para medir la resistencia eléctrica de algún componente o determinar la continuidad de los conductores eléctricos. Para medir voltaje el circuito debe estar energizado (activo) y las puntas del DMM se conectan en paralelo con los puntos en los que se desea medir voltaje, que se mide en Volts. Para medir corriente, el circuito debe estar activo y las puntas del DMM se conectan en serie con la rama del circuito en la que se desea medir la corriente, que se mide en Amperes o miliamperes. Para medir resistencia, el circuito debe estar desenergizado (pasivo) y las puntas del DMM se conectan en paralelo con el (los) elemento(s) de los que se quiere conocer su resistencia eléctrica.

El uso del protoboard

El ensamble del prototipo de un circuito se hace sobre un elemento denominado protoboard, tablero de prototipo (Véa la Ilustración 1). El protoboard permite montar y modificar fácil y rápidamente circuitos electrónicos sin necesidad de soldaduras, y muchas veces, sin herramientas. Una vez que el circuito bajo experimentación está funcionando correctamente sobre el protoboard, puede procederse a su construcción en forma definitiva sobre un circuito impreso utilizando soldaduras para fijar e interconectar los componentes.

Las perforaciones del protoboard están separadas entre sí por una distancia de 0,1", distancia que corresponde a la separación entre pines o terminales de los circuitos integrados, principales componentes de los circuitos electrónicos actuales. Al insertar las terminales de los componentes en las perforaciones del protoboard, el contacto eléctrico se realiza a través de laminillas que no están visibles, ya que se encuentran por debajo de la cubierta plástica aislante. Esta disposición también permite instalar fácilmente los demás componentes electrónicos tales como transistores, resistencias y capacitores, entre otros. Para hacer las uniones entre puntos distantes de los circuitos, se utiliza alambre calibre 22 (alambre usado en los cables UTP).

Esquema de conexiones en el protoboard

Como se observa en las Ilustración 2, las columnas de orificios tienen cinco perforaciones que se conectan entre sí en forma vertical. Sin embargo entre una columna y otra no existe contacto. Además, existe un canal central a manera de separador, cuya distancia es igual a la que existe entre las filas de terminales de los circuitos integrados. Esto es con el fin de poder ubicar sobre dicha separación, todos los circuitos integrados que utilice el prototipo. Las columnas a cada lado del canal central no están unidas entre sí, lo que establece dos áreas de conexiones para el circuito. Los contactos de las filas externas se unen entre sí pero en forma horizontal y reciben el nombre de buses. Las mayorías de los protoboards tienen dos buses a cada lado, normalmente indicados por líneas azul y roja. Estos buses son utilizados normalmente para realizar las conexiones de alimentación y tierra (positivo y negativo de la batería) y así tener los polos de la batería accesibles desde cualquier punto del circuito donde sean necesarios.
Ilustración 1: Fotografía de un protoboard




Ilustración 2: Esquema de conexiones del protoboard

Actividades

1. Conocimiento del multímetro.

1.1 ¿Cuál es la marca y el modelo del multímetro que estás utilizando?

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1.2 ¿Qué debe hacer para encender el multímetro?

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1.3 ¿Cuántas y cuáles son las posiciones del multímetro para medir voltajes de corriente directa (V DC)?

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1.4 ¿Cuántas y cuáles son las posiciones del multímetro para medir corrientes de DC (A DC)?

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1.5 ¿Cuántas y cuáles son las posiciones del multímetro para medir resistencias (Ohms)?

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1.6 ¿Qué otras funciones y posiciones tiene el multímetro que estás usando?

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2.- Medición de voltajes

Encienda la fuente de alimentación y prepare el multímetro para medir que la fuente nos entregue 5 volts. Preparar el multímetro requiere los siguientes pasos: i) Colocar las puntas de prueba en su lugar correspondiente: punta Negra en entrada "Común", punta Roja en "V-Ohms", ii) Colocar la perilla en la posición adecuada (V DC en escala mayor o igual a 5) y iii) Encender el multímetro.

2.1 Mida el voltaje que entrega la fuente de alimentación colocando una punta en cada contacto de salida de la fuente. ¿Qué número aparece en la pantalla del multímetro?

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2.2 Intercambia las puntas en los contactos de salida de la fuente. ¿Qué número aparece en la pantalla del multímetro?

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Nota: Una de las mediciones anteriores deberá aparecer con un signo negativo ("-"), lo que indica que el voltaje medido tiene una polaridad invertida con respecto a las puntas del DMM.

3. Medición de resistencias

Prepare el multímetro para medir resistencias ejecutando los siguientes pasos: i) Colocar las puntas de prueba en su lugar correspondiente: punta Negra en entrada "Común", punta Roja en "V-Ohms", ii) Colocar la perilla en la posición adecuada (Ohms en la escala adecuada) y iii) Encender el multímetro.

3.1 Coloca las resistencias a medir sobre la mesa de manera que sus alambres de conexión estén libres y facilmente accesibles. Coloca las puntas del multímetro una en cada alambre de conexión de la resistencia y reporte el resultado en la tabla siguiente:



3.2 ¿Que sucede durante la medición de resistencias si intercambias las puntas entre los alambres de conexión de las resistencias?

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4. Comprobación de la Ley de Ohm en Resistencias en serie

Ensamble el siguiente circuito con resistencias en serie:



4.1 Mida y compruebe que los voltajes de R1 y R2 y la corriente del circuito corresponden con las mostradas en la figura (mismas que fueron calculadas en clase).

VBATERIAS: _____________________________

VR1: _____________________________

VR2: _____________________________

VR1 + VR2: ____________________________

4.2 Desconecta la batería y mide el valor de las resistencias conectadas en serie:

Rserie: ___________________________

4.3 En el circuito serie anterior sustituye R2 con una resistencia de 100 Ohms y vuelve a medir los siguientes valores:

VBATERIAS: ________________________

VR1: _____________________________

VR2: _____________________________

VR1 + VR2: ____________________________

4.4 Desconecta la batería y mide el valor de las resistencias conectadas en serie:

Rserie: ___________________________

4.5 En el circuito serie anterior sustituye R2 con una resistencia de 2000 Ohms y vuelve a medir los siguientes valores:

VBATERIAS: ________________________

VR1: _____________________________

VR2: _____________________________

VR1 + VR2: ____________________________

4.6 Desconecte la batería y mida el valor de las resistencias conectadas en serie:

Rserie: ___________________________

5. Comprobación de la Ley de Ohm en Resistencias en paralelo y medición de corriente.

Ensamble el siguiente circuito con resistencias en paralelo:



5.1 Mida y compruebe que las corrientes de R1 y R2 y la corriente del circuito corresponden con las mostradas en la figura (mismas que fueron calculadas en clase).

VBATERIAS: ________________________

Itotal: _____________________________

IR1: _____________________________

IR2: _____________________________

IR1 + IR2: ______________________________

5.2 Desconecta la batería y mide el valor de las resistencias conectadas en paralelo:

Rparalelo: ___________________________

5.3 En el circuito paralelo anterior sustituye R2 con una resistencia de 100 Ohms y vuelve a medir los siguientes valores:

Itotal: _____________________________

IR1: _____________________________

IR2: _____________________________

IR1 + IR2: __________________________

5.4 Desconecta la batería y mide el valor de las resistencias conectadas en paralelo:

Rparalelo: ___________________________

5.5 En el circuito paralelo anterior sustituye R2 con una resistencia de 2000 Ohms y vuelve a medir los siguientes valores:

Itotal: _____________________________

IR1: _____________________________

IR2: _____________________________

IR1 + IR2: __________________________

5.6 Desconecte la batería y mide el valor de las resistencias conectadas en paralelo:

Rparalelo: ___________________________

6.- Comentarios y conclusiones

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Circuitos serie y paralelo

Problema A.Se conecta una serie de tres resistencias 6 Ω, 8 Ω y 12 Ω. La diferencia de potencial aplicada al conjunto se de 10 V. Calcular: (a) la resistencia total; (b) la corriente total; (c) la corriente en cada resistencia; (d) la caída de potencial en cada resistencia.

Problema B. Resolver el problema anterior si las resistencias se conectan en paralelo.

Problema C Una resistencia de 2 Ω se conecta en paralelo con otra de 4 Ω por la que pasa un corriente de 10 A. Hallar la diferencia de potencial a través del conjunto, la corriente en la primera y la resistencia total.

Problema D. ¿Cuántas lámparas, de 200 Ω cada una, pueden conectarse en paralelo a través de una diferencia de potencial de 100 V si la máxima corriente permisible es de 10 A?

Problema E. La diferencia de potencial entre los polos de un generador es 32 V. La corriente  producida se transmite, mediante dos alambres con una

resistencia total de 0.2 Ω, a un sistema de 10 lámparas en paralelo, siendo la resistencia de cada una de 40 Ω. Hallar: (a) a la corriente; (b) la caída de potencial en los alambres; (c) la caída de potencial en las lámparas; (d) la corriente en cada lámpara.

Problema F. Una bombilla de 75 W se conecta a 120 V.

a).- ¿Cuánta corriente fluye por la bombilla?

b).- ¿Cuál es la resistencia de la misma?

Problema G. Se le añade a la bombilla (del problema anterior) una resistencia en serie para producir la corriente a la mitad del valor original.

a).- ¿Cuál es la diferencia de potencial en la lámpara? Suponga que la resistencia de la lámpara es constante.

b).- ¿Cuánta resistencia se le añadió al circuito?

c).- ¿Cuánta potencia disipa ahora la lámpara?

Problema H. Encuentra la resistencia RX, IX, RT, y el V3 del circuito. Considérese los siguientes datos:

R1 = R4 = 1 Ω

R2 = R3 = R5= 1 kΩ

VT = 24 V

IT = 300 mA

Problema I. En los circuitos dibujados a continuación, determinar: (a) la resistencia total; (b) la corriente total; (c) la corriente en cada resistencia.