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5/11/2018 Galvanómetro - slidepdf.com
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GALVANOMETRO
OBJETIVOS
1. Conocer el funcionamiento de un galvanómetro y la versatilidad del mismo.
2. Diseñar y construir un amperímetro utilizando un galvanómetro.
3. Diseñar y construir un voltímetro utilizando un galvanómetro.
4. Conocer como ampliar el rango de medidas de un voltímetro.
5. Conocer como ampliar el rango de medidas de un amperímetro.
MATERIALES
1. Galvanómetro
2. Caja de resistencias (2)
3. Tablero de resistencias
4. Voltímetro, amperímetro
5. Fuente de voltaje VCD 1,5 V
6. Conexiones.
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FUNDAMENTOS TEORICOS
Cualquier dispositivo utilizado para reconocer o medir una corriente se
denomina galvanómetro, y la mayor parte de estos instrumentos están basados
en el momento ejercido sobre una bobina colocada en un campo magnético.
La forma primitiva del galvanómetro fue simplemente el aparato de Oersted,
esto es, una aguja imantada colocada debajo del conductor por el cual circula
la corriente que se desea medir. El conductor y la aguja están alineadas con la
dirección Norte – Sur cuando no pasa corriente por el conductor. La
desviación de la aguja, cuando circula corriente en el conductor, constituye
una medida de la intensidad de la misma. La sensibilidad de este galvanómetro
se incrementa arrollando el hilo conductor sobre un cuadro colocado en un
plano vertical, con la aguja imantada en su centro Lord Kelvin perfeccionó los
instrumentos de este tipo a partir de 1890, en grado tal que su sensibilidad
apenas es sobrepasada por ninguno de los aparatos de que podemos disponer
actualmente.
Prácticamente todos los galvanómetros utilizados en la actualidad del tipo
D’Arsonval de cuadro móvil o de cuadro que puede girar alrededor de un eje, y
en ellos se han cabiado los papeles del imán y del cuadro. El imán es mucho
mayor y fijo mientras que el elemento móvil es un cuadro ligero que puede
oscilar en el campo del imán.
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PRODEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. Cálculo de la resistencia interna Rg y la intensidad máxima Ig del
galvanómetro.
1.1 Arme el circuito de la Fig. 1 En la caja de resistencias elija el valor R
(aproximadamente 4000 Ω ). Justo cuando la aguja del galvanómetro
marque su máxima intensidad (hasta la posición 5 de la escala del
galvanómetro).
R = 3201.5 Ω
Figura 1
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1.2 El circuito de la figura 2 es el mismo que el de la figura 1, pero ahora se
conoce el valor de R y se ha agregado una resistencia R’ en paralelo al
galvanómetro. Varié R’ hasta que la aguja del galvanómetro marque la
posición 2,5; en ese instante por el galvanómetro y por R’ está pasando
la misma intensidad de corriente, entonces el valor de R’ es igual al de
la resistencia del galvanómetro Rg. R’ tiene aproximadamente 100 Ω =
Rg
Rg = 95 Ω
Figura 2
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1.3 El circuito de la Figura 3 es igual que de la Figura 1, pero ahora
conocemos R y Rg. Tome el voltímetro y mida el voltaje de la fuente (la
llave S cerrada). Calcule el valor Ig.
Ig = V / R + Rg
Ig = 1.6 V / 3201.5Ω + 95Ω = 4.85 x 10-4 A
Figura 3
Margen de Error para el valor de I
g:
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Ig teórico: 5 x 10-4 A
Ig práctico: 4.85 x 10-4 A
Porcentaje de Error:
% E =( 5 x 10-4 A – 4.85 x 10-4 A) / 5 x 10-4 Ax 100
% E = 3 %
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2. Construcción de un amperímetro de 0 a 50 mA. Primero calcule
teóricamente el valor de Rsh. En la figura se cumple:
Ig Rg = Ish Rsh
Rsh = IgRg = ( 5 x 10-4A) x (99 Ω )
(I - Ig) 50 x 10-3A - 5 x 10-4A
Rsh = 0.99 Ω
2.1 Calcule experimentalmente, el valor de Rsh
Rsh exp. = 0.9 Ω
2.2 Encuentre el porcentaje de error:
% E =(0.99 Ω - 0.9 Ω ) / 0.99 Ω x 100
% E =9 %
Figura 4
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3. Construcción de un voltímetro de 0 a 5 V.
Primero calcule teóricamente el valor de Rsh
Rsh Ig + Ig Rg = V
Rsh = V - Ig Rg = 5 V - (5 x 10-4 A)(99Ω )
Ig 5 x 10-4
Rsh = 9901 Ω
Rs exp = 9999 Ω
% E =(9901 Ω - 9999 Ω ) / 9901 Ω x 100
% E = 0.98 %
Figura 5
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CUESTIONARIO
1. ¿Por qué es necesario que un galvanómetro tenga una resistencia muy baja?
El galvanómetro tiene una aguja imantada próxima a un conductor por el
que la corriente eléctrica circula; esta aguja experimenta una desviación
que aumenta con la intensidad del campo magnético que produce la corriente
y esta intensidad es mayor cuando la intensidad de corriente es mayor por
lo tanto; debe tener una resistencia muy baja.
2. ¿Qué características físicas limitan la intensidad de la corriente que pasa
por un galvanómetro?
Algunas son:
- Diámetro del conductor (cable)
- Conexiones mal hechas
- El valor de la resistencia.
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3. ¿Qué fuentes de error ha observado a través del experimento?.
Clasifíquelas.
Tenemos errores:
- Sistemáticos .- De cada uno de los instrumentos usados.
- Humanos .- Tomar mal las lecturas de los instrumentos que
utilizamos al realizar la práctica.
4. ¿Por qué un voltímetro debe tener una resistencia elevada?. Explique.
La resistencia del voltímetro en este caso es denominada multiplicador; el
cual determina el alcance del voltímetro. Su resistencia debe ser muy
elevada para que aumente su sensibilidad, es decir de más Ohmios por
voltio dará lecturas más exactas cuando se mida la tensión entre los
terminales de un circuito de alta resistencia.
5. ¿Por qué el amperímetro debe tener una resistencia baja?.
El amperímetro debe tener una resistencia baja para obtener una alta
precisión la resistencia del medidor; debería ser mucho menor que la
resistencia del circuito. Un amperímetro es un galvanómetro con resistencia
muy baja (conectado internamente en paralelo).
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6. ¿Se podría transformar un amperímetro en un voltímetro?
Sí; ya que la diferencia principal entre un amperímetro y un voltímetro
tiene una bobina enrollada con un alambre más delgado (mayor resistencia).
El voltímetro se conecta directamente entre dos puntos para poder
transformarlo en amperímetro mediante resistencias conectadas en
paralelo.
7. ¿Qué cambios tendrían que hacerse en los circuitos para diseñar y construir
un amperímetro que permita medir corrientes eléctricas en rangos más
amplios?
La resistencia ideal de un amperímetro debe ser cero; conectándose así
resistencia en paralelo para bajar la del amperímetro.
Casi siempre los amperímetros tienen varios switch; que se conectan
mediante un dial; moviendo el dial variamos el alcance.
Voltímetro: Deberíamos elevar la resistencia, pues el voltímetro es un
galvanómetro en el que internamente tiene conectada en serie una
resistencia de gran magnitud (resistencia ideal α ).
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
- La capacidad de medida del galvanómetro esta dado en base al valor que
tenga la resistencia Shunt (Rsh)
- La desviación que sufre la corriente circulante es proporcional a la
intensidad que circula por la bobina; pero dado que esta en un condensador
lineal, la intensidad es proporcional a la diferencia de potencial entre los
bornes de la bobina, por lo que la desviación será también proporcional a
esta diferencia de potencial.
- Si consideramos en primer lugar el galvanómetro como amperímetro, para
medir la intensidad en un circuito, ha de intercalarse en este un
amperímetro en serie.
- Es sin duda que al intercalar un amperímetro, no varíe esencialmente la
intensidad que se trata de medir. Un amperímetro ideal debería tener
resistencia nula.
- Un galvanómetro de bobina móvil debe utilizarse para medir la diferencia de
potencial entre los bornes de un generador o entre dos puntos de un
circuito que contiene un generador, porque este mantiene una diferencia de
potencial entre aquellos.
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- Cuando se está trabajando con un instrumento como con el galvanómetro se
debe tener cuidado en el momento de tomar lecturas, ya que este (el
utilizado) poseía tan sólo una escala (-5 a + 5 mA).
- Cuando se construya la bobina debe tenerse mucho cuidado en fijar el valor
de la resistencia (Rc) para que la intensidad que pase por ahí sea
constante.
- Para la construcción del galvanómetro es recomendable usar el menor
voltaje que nos pueda proporcionar la fuente pues así usaremos resistencia
de bajos valores y fáciles de trabajar.
- Como en toda práctica se recomienda el uso de un switch para evitar que las
lecturas muestren constante vibraciones ( en caso de estar conectadas
directamente) debido a las variaciones en la intensidad.
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BIBLIOGRAFIA
Física para ciencias e Ingeniería.
Mc. Kelvey – H. Grotch
Editorial Harla.
Física.
Resnick Holliday
Volumen II
Editorial Cecsa.
Campos y Ondas.
Marcelo Alonso Finn
Volumen II
Editorial Feisa.
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INTRODUCCION
La siguiente práctica de laboratorio tiene como finalidad precisar lo
observado en la experiencia realizada con galvanómetro, para lo cual nos
valemos de los distintos elementos que podemos hallar en el laboratorio
de electricidad y magnestimo. A continuación presentamos los resultados
de dicho trabajo.