UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

ELECTROMAGNETISMO - LABORATORIO

PRACTICA Nº 4: USO DE INSTRUMENTACION Y MATERIALES EN

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

USO DE INSTRUMENTACION Y MATERIALES EN ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

OBJETIVOS

- Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso corriente en los experimentos de electricidad y magnetismo.

- Conocer el area de operación de los instrumentos y determinar sus lecturas.- Aprender a construir circuitos electricos simples.

INTRODUCCION

Los medidores eléctricos y son instrumentos que miden magnitudes eléctricas, como intensidad de corriente, carga, potencial, energía, resistencia eléctrica, capacidad e inductancia. El resultado de estas medidas se expresa normalmente en una unidad eléctrica estándar: amperios, culombios, voltios, julios, ohmios, faradios o henrios. Dado que todas las formas de la materia presentan una o más características eléctricas es posible tomar mediciones eléctricas de un elevado número de fuentes.

MARCO TEORICO

Las magnitudes eléctricas no se pueden medir por observación directa y por ello se utiliza alguna propiedad de la electricidad para producir una fuerza física susceptible de ser detectada y medida. Por ejemplo, en el galvanómetro, uno de los primeros instrumentos de medida que se inventó, la fuerza que se produce entre un campo magnético y una bobina por la que circula una corriente eléctrica produce una desviación de la bobina. Dado que la desviación es proporcional a la intensidad de la corriente se utiliza una escala calibrada para medir la intensidad de la corriente eléctrica. La acción electromagnética entre corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas y el calentamiento provocado por una resistencia conductora son algunas de las propiedades de la electricidad utilizadas para obtener mediciones analógicas.

Calibración de los Medidores

Para garantizar la uniformidad y la precisión de las medidas de los medidores eléctricos se calibran de acuerdo con los patrones de medida aceptados para una determinada unidad eléctrica, como el ohmio, el amperio, el voltio o el vatio.

Patrones Principales y Medidas Absolutas

Los patrones principales del ohmio y el amperio se basan en definiciones de estas unidades aceptadas a nivel internacional y basadas en la masa, la longitud del conductor y el tiempo. Las técnicas de medición que utilizan estas unidades básicas son precisas y reproducibles. Por ejemplo, las medidas absolutas de amperios implican la utilización de una especie de balanza que mide la fuerza que se produce entre un conjunto de bobinas fijas y una bobina móvil. Estas mediciones absolutas de intensidad de corriente y diferencia de potencial tienen su aplicación principal en el laboratorio, mientras que en la mayoría de los casos se utilizan medidas relativas. Todos los medidores que se describen en los párrafos siguientes permiten hacer lecturas relativas.

LOS GALVANÓMETROS

Los galvanómetros son los instrumentos principales para detectar el paso de una corriente eléctrica y para medir su intensidad. El mecanismo del galvanómetro está

diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético que genera una fuerza en una bobina cercana al imán cuando por ésta circula una corriente eléctrica. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente.

En los galvanómetros de imán móvil se aprovecha el par de fuerzas que ejerce la corriente estudiada sobre un pequeño imán móvil. En los galvanómetros de cuadro móvil se utiliza la acción de un imán fijo sobre una bobina móvil recorrida por una corriente desconocida.

Un ejemplo de galvanómetro de cuadro móvil es el galvanómetro de inclinación de D´Arsonval. En este galvanómetro la corriente que se trata de medir circula por una bobina formada por varias espiras de alambre muy fino, que puede girar en el campo de un imán por estar suspendida de un alambre muy delgado. Cuando una corriente eléctrica circula por esta bobina experimenta la acción de un par de fuerzas proporcional a la corriente. Este par hace girar la bobina hasta que se equilibra por el par recuperador proporcionado por el alambre al retorcerse. El ángulo de giro se mide por la desviación experimentada por un haz luminoso que incide sobre un pequeño espejo unido a la bobina móvil y que es reflejado hacia un dial.

Los medidores eléctricos permiten determinar distintas magnitudes eléctricas. Dos de estos dispositivos son el amperímetro y el voltímetro, ambos variaciones del galvanómetro. En un galvanómetro, un imán crea un campo magnético que genera una fuerza medible cuando pasa corriente por una bobina cercana. El amperímetro desvía la corriente por una bobina a través de una derivación (ilustrada debajo del amperímetro) y mide la intensidad de la corriente que fluye por el circuito, al que se conecta en serie. El voltímetro, en cambio, se conecta en paralelo y permite medir diferencias de potencial. Para que la corriente que pase por él sea mínima, la resistencia del voltímetro (indicada por la línea quebrada situada debajo) tiene que ser muy alta, al contrario que en el amperímetro.

AMPERÍMETROS Para que un galvanómetro funcione como amperímetro hay que tener en cuenta

que por el fino hilo de la bobina de un galvanómetro sólo puede circular una intensidad de corriente pequeña. Si hay que medir intensidades mayores, se acopla una derivación de baja resistencia, denominada shunt, a los terminales del medidor. La mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total. Al utilizar esta

proporcionalidad, el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios.

Representación simbolica del Voltímetro y el Amperimetro

VOLTIMETROSEl instrumento más utilizado para medir la diferencia de potencial (voltaje) es un

galvanómetro que cuenta con una gran resistencia unida en serie a la bobina. Cuando se conecta un medidor de este tipo a una batería o a dos puntos de un circuito eléctrico entre los que existe una diferencia de potencial, circula una cantidad reducida de corriente (limitada por la resistencia en serie) a través del medidor. La corriente es proporcional al voltaje, que se puede medir si el galvanómetro se calibra para ello. Cuando se usa el tipo adecuado de resistencias en serie, un galvanómetro sirve para medir niveles muy distintos de voltajes. El instrumento más preciso para medir una fuerza electromotriz es el potenciómetro, que mide esta magnitud al compararla con una fuerza electromotriz variable y de valor conocido, opuesta a la que se quiere medir.

Para medir voltajes de corriente alterna se utilizan medidores de alterna con alta resistencia interior, o medidores similares con una fuerte resistencia en serie.

Los demás métodos de medición del voltaje utilizan tubos de vacío y circuitos electrónicos y resultan muy útiles para hacer mediciones a altas frecuencias. Un dispositivo de este tipo es el voltímetro de tubo de vacío. En la forma más simple de este tipo de voltímetro se rectifica una corriente alterna en un tubo de diodo y se mide la corriente rectificada con un galvanómetro convencional. Otros voltímetros de este tipo utilizan las características amplificadoras de los tubos de vacío para medir voltajes muy bajos. El osciloscopio de rayos catódicos se emplea también para hacer mediciones de voltaje, ya que la inclinación del haz de electrones es proporcional al voltaje aplicado a las placas o electrodos del tubo.

Osciloscopio El osciloscopio se utiliza a menudo para tomar medidas en circuitos eléctricos. Es especialmente útil porque puede mostrar cómo varían dichas medidas a lo largo del tiempo, o cómo varían dos o más medidas una respecto de otra.

RESISTENCIAPropiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de

una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina —según la llamada ley de Ohm— cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra griega omega, Ω. En algunos cálculos eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R, que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua de esta unidad, mho.

La resistencia de un conductor viene determinada por una propiedad de la sustancia que lo compone, conocida como conductividad, por la longitud por la superficie transversal del objeto, así como por la temperatura. A una temperatura dada, la resistencia es proporcional a la longitud del conductor e inversamente proporcional a su conductividad y a su superficie transversal. Generalmente, la resistencia de un material aumenta cuando crece la temperatura.

Una resistencia típica de carbón contiene grafito (una forma conocida de carbón). El grafito se encuentra suspendido en un recipiente de adhesivo duro, el cual generalmente está rodeado por una cubierta plástica con el código de color pintado en ella. Examina las resistencias de carbón que han sido cortadas en sección transversal como se muestra en el siguiente diagrama.

Sección transversal de una Resistencia de Carbón.

Por medio de una ecuación sencilla es posible conocer la resistencia en términos de la diferencia de potencial ΔV y de la corriente I.

RV≡ΔISi la diferencia de potencial en un circuito se mide en Volts y la corriente en

Amperes, a la resistencia se le asigna la unidad de Ohm (que es igual a 1 Volt/1Ampere) y se representa por la letra griega Ω (Omega).

Lo importante de las resistencias de carbón es que nos dan un valor conocido de la resistencia por medio del código de colores, así como la tolerancia (exactitud garantizada) por parte del fabricante. Las resistencias de carbón se marcan con bandas de colores que nos dan su valor en Ohms.

Cada color tiene un número asociado como se muestra en la siguiente tabla.

El valor de la resistencia en Ohm, donde los colores en las bandas A, B, y C representan los dígitos de la tabla. La banda D representa la “Tolerancia” de la resistencia. s = AB×10C×±D%

Como ejemplo en la figura se representa una resistencia. Los colores de las dos primeras bandas corresponden a los dígitos 1 y 2 y el multiplicador es 10 por lo tanto su valor es 12×103 o 12, 000 Ω. La tolerancia es ±20%. El valor puede, de hecho, ser tan grande como 14,400 Ω , o tan pequeño como 9600 Ω.

El potenciómetroLos potenciómetros y los reóstatos se diferencias entre si, entre otras cosas, por

la forma en que se conectan. En el caso de los potenciómetros, estos se conectan en paralelo al circuito y se comporta como un divisor de tensión.

   El Reóstato

En el caso del reóstato, éste va conectado en serie con el circuito y se debe tener cuidado de que su valor (en ohmios) y su la potencia (en Watts (vatios)) que puede aguantar  sea el adecuado para soportar la corriente ( I en amperios (ampere) que por el va a circular por él )

Representación simbolica de un Potenciometro y un Reostato

Como regla general: Los potenciómetros se utilizan para variar niveles de voltaje

 y los reóstatos para variar niveles de corrienteLas resistencias también se pueden dividir tomando en cuenta otras características:

 - Si son bobinadas. - Si no son bobinadas. - de débil disipación. - de fuerte disipación. - de precisión.

Normalmente los potenciómetros se utilizan en circuitos con poca corriente, pues no disipan casi potencia, en cambio los reóstatos son de mayor tamaño, por ellos circula más corriente y disipan más potencia.

TRANSFORMADOR

Dispositivo eléctrico que consta de una bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más, y que se utiliza para unir dos o más circuitos de corriente alterna (CA) aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas. La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria. Las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor. El producto de intensidad de corriente por voltaje es constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la correspondiente disminución de corriente.

Sección transversal de un transformador:

Esquema muy simplificado de un transformador de los denominados monofásicos. En la parte izquierda de la figura se puede ver la bobina o arrollamiento primario, y en la derecha el secundario. En el caso que se muestra, el transformador está funcionando sin carga, esto es, sin ningún dispositivo consumidor de electricidad conectado al secundario. En esas condiciones, la proporción entre los voltajes o tensiones U corresponde a la proporción entre

los números de espiras N, cumpliéndose la relación:U1/U2 = N1/N2

MARCO EXPERIMENTAL

EQUIPOS Y MATERIALES

- Galvanómetro- Caja de Resistencias- Voltímetro- Reóstato- Llave o switch- Fuente de Voltaje VCD 1,5 V- Tablero de resistencias- Conexiones

METODOS Y PROCEDIMIENTOS

1. Tome el amperímetro y el voltímetro, examine cuantas escalas posee c/u de estos instrumentos.

2. Determine la minima y la maxima lectura del voltímetro y del amperímetro en c/u de sus escalas.

3. Mida el voltaje de la fuente de poder (utilice el voltímetro o multitester) con una escala adecuada.

4. Tome el tablero de resistencias y mediante el codigo de colores determine los valores resales de las resistencias que se encuentran en dicho tablero. (Ver Tabla 1 en el registro de mediciones).

5. Arme el sgte. circuito:

6. Variando la resistencia R (decada) tome las lecturas de la intensidad de corriente y de voltaje. (Ver Tabla 2 en el registro de mediciones).

7. Utilizando el tablero de resistencias repita el paso 6. (Ver Tabla 3 en el registro de mediciones).

rA

V

+ -

R

REGISTRO DE MEDICIONES

1. Para el Amperímetro:Trabajamos con uno de este modelo:

En donde como apreciamos se tienen 3 diferentes escalas de 1.5A, 3A y 30A.

Para el Voltímetro:Trabajamos con dos modelos de voltímetro- Voltímetro A:

En donde se tienen 3 escalas de 1.5V, 3V y 30V similar al amperímetro.- Voltimetro B:

En este voltímetro se tienen 3 escalas pero diferentes al voltímetro A, las escalas son 3V, 10V y 15V.

2. Para el Amperímetro: la minima es de 0.025A en la escala de 1.5A y la maxima de 30A en la escala de 30A.Para le Voltímetro A: la minima de 0.025V en la escala de 1.5V y la maxima de 30V en la escala de 30V.Para el Voltímetro B: la minima de 0.06V en la escala de 3V y la maxima de 15V en la escala de 15V.

3. Midiendo con el Voltímetro B obtuvimos una medicion para el voltaje de la fuente de 6.5 V.

4. Con el tablero de resistencias se obtuvieron los siguientes datos generando la Tabla 1:

1ra. BANDA

2da. BANDA

3ra. BANDA

4ta. BANDA

A Rojo Marron Marron DoradoB Naranja Blanco Negro DoradoC Verde Marron Negro DoradoD Azul Gris Negro DoradoE Rojo Negro Marron DoradoF Naranja Naranja Marron Dorado

Tabla 1

5. Se logro con el armado del circuito:

6. Con la decada obtuvimos la siguiente tabla de datos midiendo la intensidad con el amperímetro a una escala de 1.5 A y el voltaje con el voltímetro B a una escala de 10V, obteniendo:

R (Ω) 2 4 6 8 10 15 20 25 30 40I (A) 1.5 1 0.75 0.6 0.5 0.35 0.25 0.2 0.125 0.1V (V) 3.1 4.3 4.8 5.2 5.4 5.7 5.9 6 6 6.1

Tabla 2

7. Con el tablero de resistencias midiendo la intensidad con el amperímetro a una escala de 1.5 A y el voltaje con el voltímetro B a una escala de 10V, obtuvimos:

R(Ω) A B C D E FI(A) 0.25 0.1 0.075 0.05 ≈0 ≈0V(V) 5.9 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5

rA

V

+ -

R

RESULTADOS Y ANALISIS DE LOS RESULTADOS

1 y 2.- - Para el Amperímetro:

Observando notamos para la escala de 1.5A el minimo valor de medicion es de 0.025A por lo que obtendríamos un error sistematico de 0.025/2 es decir ±0.0125 en las mediciones a esta escala; llegando hasta una medicion maxima de 1.5A.

Para la escala de 3A la minima medicion es de 0.05A obteniendo un error sistematico de ±0.025A al utilizar esta escala y un maximo de 3A.

Para la escala de 30A la minima lectura sera de 0.5A con un error de ±0.25A en las mediciones usando estas escalas y una medicion maxima de 30A.

- Para el Voltímetro A:Como las escalas son las mismas a la del amperímetro entonces se tendra los

mismos valores:A la escala de 1.5V la minima lectura de 0.025V y un error sistem. de ±0.0125V.A la escala de 3V la minima lectura de 0.05V y un error sistematico de ±0.025V.A la escala de 30V la minima lectura de 0.5V y un error sistematico de ±0.25V.

- Para el Voltímetro B:

Observando para la escala de 3V obtendremos una lectura minima de 0.06V teniendo un error sistematico de ±0.03V y una lectura maxima de 3V.

Para la escala de 10V tenemos una lectura minima de 0.2V con un error sistematico de ±0.1V y llegando hasta una medicion maxima de 10V con esta escala.

Para la escala de 15V tenemos una lectura minima de 0.3V con un error sistematico de ±0.15V y con la medicion maxima de 15V utilizando esta escala.

3.- La medicion para el voltaje de la fuente fue de 6.5V y al usar el Voltímetro B a una escala de 10V quiere decir que se tiene un error sistematico de ±0.1V por lo que:

Vfuente = 6.5 ± 0.1 V

4.- De la teoria para el codigo de Colores de las resistencias de Carbon obtenemos:

1ra. BANDA

2da. BANDA

3ra. BANDA

4ta. BANDA

RESISTENCIA(Ω)

RESISTENCIA(Ω)

A Rojo Marron Marron Dorado 21×101 ±5% 210 ± 10.5B Naranja Blanco Negro Dorado 39×100 ±5% 39 ± 1.95C Verde Marron Negro Dorado 51×100 ±5% 51 ± 2.55D Azul Gris Negro Dorado 68×100 ±5% 68 ± 3.4E Rojo Negro Marron Dorado 20×101 ±5% 200 ± 10F Naranja Naranja Marron Dorado 33×101 ±5% 330 ± 16.5

6.- Al armar el circuito y variando la caja de resistencias (decada) obtuvimos la siguiente tabla:

R (Ω) 2 4 6 8 10 15 20 25 30 40I (A) 1.5±0.0125A 1 0.75 0.6 0.5 0.35 0.25 0.2 0.125 0.1V (V) 3.1±0.1 4.3±0.1 4.8±0.1 5.2±0.1 5.4±0.1 5.7±0.1 5.9±0.1 6±0.1 6±0.1 6.1±0.1

Las medidas tomadas para la intensidad fueron tomadas con el amperímetro a la escala de 1.5A; por consiguiente todas aquellas medidas tienen un error sistematico de ±0.0125A .

Para las medidas de Voltaje al usar el Voltímetro B tambien deben tener un error sistematico el cual es de ±0.1V.

7.- Con el mismo circuito armado en el paso 5 y esta vez sacando la caja de resistencias y colocando el tablero de resistencias obtuvimos:

R(Ω) 210 ± 10.5 39 ± 1.95 51 ± 2.55 68 ± 3.4 200 ± 10 330 ± 16.5I(A) 0.25 0.1 0.075 0.05 ≈0 ≈0V(V) 5.9±0.1 6.1±0.1 6.2±0.1 6.3±0.1 6.4±0.1 6.5±0.1

En donde todas las medidas de intensidad llevan un error de ±0.0125A ya que fueron tomadas por el amperímetro a una escala de 1.5A.

Del mismo modo el voltaje en todos fue tomado con el voltímetro B a una escala de 10V arrojando un error de ±0.1V en todas las medidas de voltaje.

CONCLUSIONES

En este laboratorio logramos conocer los diferentes materiales e intrumentos con los que se realiza los experimentos de electricidad y magnetismo como el amperímetro para la lectura de intensidades, el voltímetro, las resistencias fijas como las resistencias de carbon y las resistencias variables, tambien los reostatos, el modo de operación de la fuente de poder, etc.; con lo cual se llega a tener un objetivo cumplido.

Tambien logramos precisar para que estaba destinado cada instrumento es decir el area en la que operan como el voltímetro para la medicion de voltajes, el amperímetro en la medicion de intensidades, etc; llegando a calcular con que error se realiza las mediciones dependiendo de las escalas con el intrumento que estemos trabajando.

Y por ultimo nosotros mismos realizamos el armado del circuito simple llegando a notar como se realizan las conexiones y como van colocados los instrumentos de medicion como por ejemplo el amperímetro que tiene que ir colocado en serie y el voltímetro en paralelo.

CUESTIONARIO

1. ¿Cuál es el error sistemático del voltímetro y del amperímetro en cada una de sus escalas?

Error Sistemático :El error sistemático esta dado por la fórmula:

ES = ( ELM )2 + ( EO )2

Error de lectura mínima (ELM): ELM = ½ (1ectura mínima)

Error de cero (Eo): . EO = ELM = 0 (considerando el error en cero despreciable)

AMPERÍMETRO:

Lectura mínima

ELM EO ES

1º escala (1,5 ampere )

0.025 0.0125 0 0. 0125

2º escala(3 ampere )

0.05 0.025 0 0. 025

3º escala(30 )

0.5 0.25 0 0. 25

VOLTÍMETRO :

Lectura mínima

ELM EO ES

1º escala (1,5 voltios )

0.025 0.0125 0 0. 0125

2º escala (3 voltios )

0.05 0.025 0 0. 025

3º escala (30 voltios )

0.5 0.25 0 0. 25

2.- Si un voltímetro consta de 5 escalas diferentes de medida ¿Qué puede decir     Usted acerca del error sistemático en este instrumento?

 Por tratarse 5 escalas el error sistemático será muy pequeño con lo cual podemos concluir que a mayor o mientras más escala tengo la lectura del voltímetro o amperímetro será más exacta. Y su error sistemático  será mínimo.

3.- Tome un reostato y lea los datos del fabricante respecto a su ohmiaje y la intensidad de corriente maxima que puede soportar. Con estos datos calcule el voltaje maximo que se le debe aplicar al reostato para no malograrlo.

El reostato tomado es de los que se usa en una fabrica electronica llamado Reostato de campo en derivación para motor, el cual consta con las siguientes caracteristicas: Esta envuelto en un cilindro tubular de cerámica, con extremos sujetos a sendas abrazaderas y provistos de bornes terminales y con contactos del cursor de cobre y plata.- Potencia max.: 500 W.- Valor de resistencia: 200 Ω.

Con aquellos datos calculamos el voltaje max.P = VI = I2R = V2/R

Entonces la intensidad maxima es:Imax =

Imax = Imax = 1.58 A

Como V=IR entonces:Vmax = ImaxR = 1.58 x 200 = 316.23 V

Por lo que el voltaje maximo para no dañar el reostato es de 316.23 V.

4.) En el comercio existen resistencias denominadas de presión. ¿Cuál es la diferencia respecto a la resistencia cuya tolerancia se dan según el código de colores de la pagina 12?

a) Primero analicemos la resistencia de carbona: Para una resistencia de composición de carbón, un modelo habitual es el indicado en la figura siguiente:

Figura: Modelo equivalente para una resistencia de composición de carbón. Donde R es la resistencia en continua; L representa la inductancia de los dos terminales (decenas de nanohenrios); y C (de 0,1 a 1,5 pF; más grande a mayor potencia) representa la capacidad total equivalente, resultado de la combinación de capacidad que hay entre los numerosos granos de carbón.La impedancia real de la resistencia es, pues, de la forma en donde la resistencia equivalente serie (ESR, Equivalente Series Resístanse) es:

Z=ESR+jX

ESR=R/ (1+ 2C2R2) Obsérvese que no sólo es ESR R, sino que ESR depende de la frecuencia, por la presencia de en el denominador y quizás también por el posible cambio del valor de C con la frecuencia. La discrepancia entre ESR y R es tanto mayor cuanto más grande sea C.

Como parámetro adicional, de gran interés para todos los componentes pasivos en general, se introduce el factor de calidad Q. Se define como el cociente entre el módulo de la componente imaginaria y la componente real de la impedancia. Un valor de Q alto significa que la disipación de energía es pequeña, por lo que en una resistencia indica que su comportamiento difiere mucho del ideal. Para el circuito equivalente anterior se obtiene. Q (L/R-CR) Expresión que pone de manifiesto que tanto un aumento de L como de C hacen que el comportamiento del componente se aleje del ideal.

b) Segundo analicemos la resistencia denominada de presión:

Figura: Modelo equivalente para una resistencia de una resistencia de presión . L representa ahora la inductancia del devanado, de 100 nH a 25 H, y C la capacidad equivalente a la que hay entre espiras, de 2 a 14 pF. Para este caso tenemos que la resistencia equivalente serie se puede aproximar por:

Donde la dependencia frecuencial es también clara, y la discrepancia respecto a R depende de L y de C.

Para el factor de calidad se tiene de nuevo: Q (L/R-CR)

Figura: Comparación de las características frecuencia les de resistencias de presión y de composición de carbón.

Para que sea Q = 0, debe cumplirse CR2 = L mientras que para tener ESR = R debe cumplirse CR2= 2L. La primera condición suele ser preferible a la segunda, aunque ello se traduzca en un valor de ESR un poco inferior a R. La componente inductiva de estas resistencias puede reducirse en gran parte utilizando distintos tipos de devanado no inductivo: bifilar, malla trenzada, Ayrton-Perry, etc., pero aun así, las unidades con más de 1000 no son recomendables para frecuencias superiores a 1 MHz.Las resistencias de presión metálica son las que presentan un mejor comportamiento en frecuencia. Su circuito equivalente es el mismo que para las resistencias de composición, pero los valores de capacidad son menores (0,1 a 0,8 pF), mientras que su inductancia, debida a los terminales, es de unos 15 a 700 nH. En la figura 3 se compara el comportamiento del módulo de la impedancia para ambos tipos de resistencias. En ella puede observarse que, debido al efecto de la capacidad en paralelo, y al efecto pelicular, la impedancia de una resistencia de película metálica tiende a decrecer a partir de una frecuencia que depende de la resistencia nominal, mientras que en las resistencias de composición de carbón la impedancia decrece mucho antes. Finalmente el valor de las resistencias va grabado sobre ellas y puede venir indicado por medio de cifras, por anillos de color o bien por puntos de color, grabado todo ello, como decimos, sobre la superficie exterior del componente y de acuerdo con un código que tenemos que conocer. El uso de anillos de color pintados es el sistema más corriente utilizado en electrónica, y es el que vamos a estudiar en este presente informe.

5.) Indague la forma que debe tener la curva de histéresis del núcleo de hierro para la construcción de transformadores:

La curva de magnetización de un material ferromagnético en este caso el núcleo de hierro es aquella que representa el magnetismo en el material como función de la fuerza magnetizarte.

Magnetismo Fuerza magnetizante

N * i

i

B H

Estas curvas se obtienes debido a que la permeabilidad de los materiales ferromagnéticos no es constante, entonces, para ilustrar el comportamiento de la permeabilidad de un material ferromagnético se aplica una corriente continua al núcleo que se ilustra en la figura 1, iniciando con 0 A y subiéndola lentamente hasta la máxima corriente permitida. Cuando el flujo producido en el núcleo se pone en contra de la fuerza magnetomotriz que lo produce, el plano resultante luce como la figura 4a. Este tipo gráfico se llama curva de saturación o curva de magnetización.

Figura. C: Muestra la curva de magnetización expresada en términos de enlace de flujo (l) e intensidad de corriente.

De la gráfica se observa que.

Al principio un pequeño aumento en la fuerza magnetomotriz produce un enorme aumento en el flujo resultante. Después de cierto punto, los subsiguientes aumentos en la fuerza magnetomotriz, producen relativamente poco aumento en el flujo. Finalmente, un aumento en la fuerza magnetomotriz casi no produce cambio alguno.

La región de la curva de magnetización en que la curva se aplana se llama región de saturación y se dice, entonces que el núcleo esta saturado. En contraste, la región donde el flujo cambia muy rápidamente se llama región no saturada de la curva y se dice que

el núcleo no esta saturado. La zona de transición entre la región no saturada y la saturada, en ocasiones se llama la "rodilla" de la curva.

En grafico C ilustra un gráfico de enlace de flujo contra intensidad de corriente i.

El núcleo debe hacerse funcionar en la región no saturada de la curva de magnetización debido a que el flujo resultante debe ser proporcional, o aproximadamente proporcional, a la fuerza magnetomotriz aplicada Interpretación de la pendiente de la curva de magnetización:

Las tres curvas de magnetización anteriores son proporcionales (B - H; - F; - i) y sus pendientes tienen la siguiente interpretación.

Curva de magnetización v/s i: La pendiente de esta curva corresponde a la inductancia de la bobinaL = / i

Curva de magnetización B v/s H: La pendiente de esta curva corresponde a la permeabilidad magnética del material = B / H

Curva de magnetización v/s N * i La pendiente de esta curva corresponde a la permanencia magnética del material.

BIBLIOGRAFIA

- Fisica, Volumen II. Paul A. Tipler. Editorial Reverte, S. Bilbao.- Fisica Feynman, Volumen II: Electromagnetismo y materia. Feynman,

Leighton, Sands. Addison-Wesley Iberoamericana. USA,- Biblioteca de Consulta Microsoft ® Encarta ® 2005. © 1993-2004 Microsoft

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