Informe 1 Mediciones Basicas y Uso de Data Studio

1UNIVERSIDAD DE COSTA RICA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS ESCUELA DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA GENERAL II (FS 0311) GRUPO: 16 Primer Informe: Mediciones Básicas: El Multímetro y Uso del Data Studio Yurguen Peñaranda Thomas A94757 José López Barrantes A93437 Profesor: Jorge Brenes Marzo, 2012   Mediciones Básicás OBJETIVOS Identificar las distintas funciones del Multímetro Digital. Voltio: La diferencia de potencial eléctrico que existe entre dos puntos de un conductor eléctrico. EQUIPO       Multímetro (que mide voltaje. recorrido por una corriente constante de 1 ampere cuando la potencia disipada entre esos dos puntos es igual a 1 watt. Unidades Eléctricas: Sirven para medir cuantitativamente toda clase de fenómenos electrostáticos y electromagnéticos. La unidad de inductancia es el henrio. producirá entre ellos una fuerza de 2x10-7 Newton-metro. Resistencia.2 I. Una bobina tiene una auto-inductancia de 1 henrio cuando un cambio de 1 amperiosegundo en la corriente eléctrica que fluye a través de ella provoca una fuerza electromotriz opuesta de 1 voltio. 5 Resistencias de denominaciones diferentes. 1. 3. de sección transversal circular despreciable. Amperio: Aquella corriente constante que. frecuencia y temperatura). Galvanómetros: Se basan en interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. 5. La capacidad de un condensador se mide en fradios: un condensador de 1 fradio tiene una diferencia de potencial entre sus placas de 1 voltio cuando éstas presentan una carga de 1 culombio. Usar cada una de las distintas funciones del Multímetro Digital. pero del orden de kΩ y 2 resistencias cementadas. que es la resistencia de un conductor en el que una diferencia de potencial de 1 voltio produce una corriente de 1 amperio. 4. Capacitores diversos (con valores entre 2nF y 20µF). Cables de conexión banana-banana y BNC-banana. si se mantiene en dos conductores rectos y paralelos de longitud infinita. capacidad e inductancia: La resistencia se mide en ohmios. 2. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán produce un campo . Resistencia. Generador de señales. Fuente de poder de corriente directa (que suministra entre 0 y 10V). MARCO TEÓRICO Se usaran conceptos para explicar la teoría. y separados un metro en el vacío. así como las características electromagnéticas de los componentes de un circuito eléctrico. Efectos de temperatura sobre los imanes. 7. g. Medida de capacidades: Función de ohmios y en modo AC. También se usa el potenciómetro que indica una fuerza electromotriz no valorada al compararla con un valor conocido. modo (AC/DC) y ámbito escogemos el mayor. Interruptor rotativo: Selección de funciones y ámbitos. Medida de transistores: Función HFe sacamos el transistor del circuito y lo insertamos en los orificios respetando su tipo (NPN o PNP) y los terminales. e. Error de paralaje: Originado por no tener la línea de visión exactamente perpendicular a la escala de medida. 9. Error de escala: Marcas inexactas b. Medida de frecuencia: Se una un interruptor TRIG con dos posiciones HI y LOW. Medida de voltajes: Seleccionamos función voltaje V. Error de cero: Omisión de ajuste a cero anets de efectuarse als mediciones c. Medida de corriente: Función corriente A. Diodos Led: igual que los diodos normales. c. Errores de Medidores: a. modo (AC/DC) y ámbito (si no se sabe el valor empezamos por el mayor). Interruptor Funciones del Multímetro: a. lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. . Comprobación de continuidad: Función que tiene un símbolo de un circulo con ondas y aplicamos los terminales. h. aplicamos los terminales y obtendremos 1 si esta alto o 0 si esta bajo. Medida de resistencias: Función Ω. Baja exactitud 6. i. f. no se usa el AC DC d. b. Conmutador alterna-continua (AC/DC): Se seleccionará una u otra opción dependiendo de la tensión. Partes del Multímetro: a. c. Entradas: en ellas se conectan las puntas de la medida g. e. Ranuras de inserción de condensadores: aquí insertamos el condensador cuya capacidad vamos a medir. Cuando se conecta a un medidor de este tipo a dos puntos de un circuito eléctrico con diferentes potenciales para a una cantidad reducida de corriente a través del medidor. e. Niveles lógicos: función LOGIC. 8. resortes y resistencias. Medición de voltaje: Se usa un galvanómetro que cuenta con una gran resistencia unida a la bobina. d. j. d.3 magnético. Orificio para la HFe de los transistores: aquí insertamos el transistor cuya ganancia vamos a medir f. Pantalla b. Comprobación de diodos: Función →+ y aplicamos las terminales respetando la polaridad. Es aquel que sirve para identificar el valor en ohmios de la resistencia. Investigue que es una conexión en serie y una en paralelo. 2. Pantalla indicadora del voltaje suministrado c. Investigue que es un galvanómetro D’Arsonval Es un aparato cuya principal característica es producir la deflexión de una aguja cuando a través de él circula una corriente continua. Conexión en serie es aquella en la cual las terminales de los dispositivos (generadores. en la cuarta banda se indica el rango de tolerancia entre el cual puede oscilar el valor real de la resistencia. TRABAJO PREVIO 1. Pantalla indicadora de la corriente d. Interruptor de encendido b. Investigue que es y cómo se lee una resistencia a partir del código de colores. Ejemplo: Una batería eléctrica suele estar formada por varias pilas eléctricas conectadas en serie. Errores específicos h. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. proporcional a la magnitud de la variable que se está midiendo. Conexión en paralelo es aquella en la cual las terminales de entrada de todos los dispositivos conectados coincidan entre sí. la tercera banda indica el número de ceros que se deben añadir a los dos dígito anteriores para saber el valor de la resistencia. la segunda banda indica el segundo dígito significativo.4 f. de ejemplos de cada una de ellas. para alcanzar así el voltaje que necesite. Se usa con el siguiente sistema: La primera banda de la resistencia indica el primer dígito significativo. 3. 10. Error de ruido en modo común. lo mismo que sus terminales de salida. Partes de una fuente de energía: a. condensadores e interruptores) se conectan secuencialmente. Ejemplo: Las bombillas de iluminación de una casa. . g. resistencias. Error de efecto de carga debido a la utilización de un instrumento no ideal. Bornes de suministro de la energía para alimentación al circuito. Repetir pero mojar levemente los dedos. i. tanto metales como no metales. Conecte las puntas de prueba negra al terminal de entrada “COM” y la punta de prueba roja al terminal de entrada sigma/V. Coloque la perilla selectora de función en resistencia Ω. coloque la perilla selectora en el ámbito mayor. Recuerde que debe aparecer en la pantalla la indicación de que se va a realizar medidas en corriente alterna (AC). como en este caso la resistencia es menor de 150Ω. Conecte las puntas de prueba al multímetro. realice la medida de diez valores de voltaje diferente seleccionados en la fuente. b. no de un desatornillador). Conecte estas a la fuente de corriente directa. Tome cada uno de los capacitores y proceda a descargarlo como se indica en la nota teórica de esta práctica (hágalo por medio de una resistencia. Anotar en tabla 1. Medida de la capacitancia q. Cómo medir voltaje en corriente alterna CA d. Introduzca las puntas a los toma corrientes que se encuentran al lado de su mesa de trabajo. con el circuito o componente a ser chequeado. Anotar en tabla 3. c. n. Coloque la perilla selectora en la función de voltaje en CC y en rango adecuado. g. Repetir el punto anterior para cinco diferentes materiales. si no tiene una idea de que tan grande es el voltaje a medir colóquelo en el más grande. Anotar en tabla 3. j. Anotar en tabla 2. Ponga el conmutador rotatorio en la posición. Coloque la perilla selectora de función en voltaje CA en el rango adecuado del voltaje a medir. Las medidas de voltaje en CC se obtienen conectando las puntas de prueba en paralelo con el circuito. o. Comprobación de continuidad audible m. el zumbador sonara. Anote sus observaciones. k. si no tiene idea de que valor tiene la resistencia a medir. Conecte las puntas de prueba al multímetro (rojo en + y negro en – ó COM). l. Coloque las puntas de prueba en los extremos de una moneda. Tome las puntas de la resistencia y coloque una a un extremo y la otra al otro extremo de la resistencia. las mediciones de voltajes en CA se obtienen conectando las puntas de prueba en paralelo sin importar la polaridad. f. Coloque las puntas de prueba al Multímetro (rojo en + y negro en – ó COM). e. Como en los voltajes CC. . Tome las puntas del multímetro entre sus dedos y mida el valor de su resistencia. Anotar en tabla 3.5 PROCEDIMIENTO Cómo medir voltaje en corriente continua a. Cómo medir una resistencia h. p. 1% 6.5% 2. conecte a este el cable que tiene a un lado la terminal BNC y en la otra los lagartos.2 2. s.6 Luego coloque la perilla selectora en la posición de medida de capacitancia.1% . t.6 2. Ponga en funcionamiento el generador de señales.0 2. Coloque las puntas de prueba al multímetro (rojo en + y negro en – ó COM).1% 3.8 2. Medida de frecuencia r. Medición del voltaje en corriente directa Valor de voltaje según fuente Vf (V) 1.6% 5. RESULTADOS Tabla 1. luego coloque las puntas a cada uno de los capacitores.001) 1.6 1.5% 4.45 2.9% 2.22 2.9% 2.2 1.5% 0.0 1.297 1.86 Porcentaje de error %e 3.09 2.4 2. Seleccione varias frecuencias y mídalas con el multímetro.035 1.694 1. Anotar en tabla 5.845 2.5% 8.492 1.4 1. anote sus resultados en la tabla 4.8 Valor de voltaje según multímetro Vm (V) (±0. coloque las puntas de prueba al Multímetro (rojo en + y negro en – ó COM). Coloque la perilla selectora en la función de frecuencia (Hz).69 2. 5 1.001) 216 121 Porcentaje de error %e 1.5 0. Medición del voltaje en corriente directa 3.5 Voltaje (V) 2.0 1.0 0.0 2. Voltaje en corriente alterna Valor teórico VT (V) 220 110 Valor experimental Ve (V) (±0.0% .7 Gráfico 1.5 3.8% 10.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Medición Valor de voltaje según fuente Valor de voltaje según multímetro Tabla 2. Medición del voltaje en corriente alterna 250 200 150 100 50 0 1 Medición Valor teórico Valor experimental 2 Voltaje (V) Tabla 3.01) Cementada 2970 1.0% 3000 Carbono 4700 4900 4.3% Cementada 900 887 1.4% Cuerpo humano 288000 --(dedos secos) Cuerpo humano (dedos 215000 --húmedos) . Medida de la resistencia Resistencia Resistencia en Porcentaje de código de el multímetro error colores R Rm %e () () (±0.8 Gráfico 2. 0% 2.224 0. Medición de la resistencia con el multímetro 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 Cuerpo humano (dedos secos) Cuerpo humano (dedos húmedos) Resistencia () Medición Tabla 4.3% 0.224 Valor experimental Ce (F) (±0. Medida de la capacitancia Valor teórico CT (F) 0.5% 6.22 0.23 0.21 0.7% 4.23 0.21 Porcentaje de error %e 6.9 Gráfico 3. Medición de la resistencia 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1 2 Medición Resistencia código de colores Resistencia en el multímetro 3 Resistencia () Gráfico 4.3% .224 0.01) 0.22 0.22 0. Medición de la frecuencia Frecuencia según generador de señales FG (Hz) 40 60 80 90 100 130 185 Frecuencia en el multímetro FM (Hz) (±0.235 0.10 Gráfico 5.0% 0. Medición de la capacitancia 0.0% 0.0% 0.215 0.21 0.2 1 2 3 Medición Valor teórico Valor experimental 4 5 Tabla 5.23 0.225 Axis Title 0.0% .1) 40 60 80 90 100 130 185 Porcentaje de error %e 0.0% 0.0% 0.0% 0.22 0.205 0. 96% 5. Error promedio en cada tipo de medición Tipo de medición Medición de la frecuencia Medición de la resistencia Medición de la capacitancia Medición del voltaje en corriente directa Voltaje en corriente alterna Error promedio 0. Medición de la frecuencia 200 Voltaje (V) 150 100 50 0 1 2 3 4 Medición Frecuencia según generador de señales Frecuencia en el multímetro 5 6 7 Tabla 6.23% 3.91% .11 Gráfico 6.00% 2.94% 3. 00% 6. . La medida de la corriente alterna presenta características diferentes a la medición de corriente directa. Para la medida de capacitancia del cuerpo humano se obtuvo con los dedos secos 288000Ω y con los dedos húmedos 215000Ω.91% 0.00% 2. El primer valor de error es un poco elevado debido a que se observó que uno de los cables no estaba funcionando bien. Para la medición de resistencia es importante aprender primeramente el código de colores que presenta cada resistencia. Para esta parte se usa un toma corriente del edificio con el voltaje indicado anteriormente. para probar la precisión de este aparato se tomaron 10 mediciones y se compararon con el valor del voltaje que daba la fuente.00% 7.00% 3. la cual indica cuanto resiste la resistencia al voltaje. Por lo que la única observación que se pudo realizar fue que con los dedos mojados la resistencia disminuyó.00% Voltaje (V) DISCUSIÓN DE RESULTADOS Para la medición de voltaje en corriente directa se utilizó el multímetro.00% 5.00% 2.12 Gráfico 7. El porcentaje de error presenta un máximo de 8. Para esta medición solo se puede tener una observación con valor teórico de 110 v y otro de 220 v. La tabla indica que el porcentaje máximo de error fue de 4. Error promedio en cada tipo de medición Voltaje en corriente alterna Medición del voltaje en corriente directa Medición Medición de la capacitancia Medición de la resistencia Medición de la frecuencia 0.1% lo cual es valor bajo.96% 3.00% 4.3% lo que indica que los datos son muy confiables.94% 5. mientras que para la medida de 220v el error fue de 1.00% 1. Al efectuarse la medición da 110 v se obtuvo un error del 10%. Sin embargo no se tiene un valor teórico con que comparar debido a que la resistencia no es valor constante en todas las personas y varia debido a las características físicas de cada persona. De acuerdo a la tabla 1 se nota que los datos de la fuente y del multímetro son muy parecidos y como prueba de ello está el porcentaje de error.23% 3. El multímetro también es utilizado para medir resistencia.8%. por lo que se puede deducir que esta relacionado a la composición metálica de ambos objetos. ya que no tiene la resistencia indicada.3% por lo que los datos obtenidos son muy buenos. lapicero (parte metálica y plástica). como es normal que se quemen las duchas porque se queman las resistencias. voltaje.91%) y esto debido a que como se indico anteriormente. frecuencia y capacitancia. CONCLUSIONES Este laboratorio nos enseñó a diferenciar lo que es resistencia. Se observó que solo al probar la moneda y la parte metálica del lapicero el aparato emitió ruido. la fuente y la interface y también como determinar que objeto es conductor o no lo es. Siendo el mayor error el de la medición de voltaje corriente alterna (5. El menor error fue el de la medición de frecuencia (0%) por lo que se puede concluir que el multímetro esta muy bien calibrado para medir frecuencia. Se aprendió a utilizar los diversos aparatos eléctricos como el multímetro. En cuanto a los porcentajes promedio de error de todas las mediciones. Para un futuro. se pudo ver que los porcentajes son bastantes bajos. . uno de los cables que se estaba utilizando no funcionó bien al probarlo en la corriente de 220v sin embargo si se utilizó en la de 110v pero pudo generar error en la medición. papel y mesa. En la parte de la medición de la frecuencia se presenta una constante entre los valores teóricos y experimentales. Ya se posee el conocimiento para hacer una buena compra de resistencia porque ya se sabe calcular cuánto voltaje puede soportar la resistencia.13 En la comprobación de continuidad audible se probaron los siguientes artículos: moneda. Prácticamente el porcentaje de error obtenido en todas las mediciones realizadas fue del 0% por lo que se puede diferir que la calibración del multímetro para medir frecuencia es excelente y el error es casi nulo. En la medida de capacitancia el valor máximo de error fue de 6. f. e intente utilizar las demás utilidades. j. Inique en el programa que ya lo conecto. seleccione Gráfico y proceda a construir así la gráfica de la tabla de datos creada. g. desconecte el sensor y en su lugar conecte el sensor de movimiento CI 6742 pero en este caso en los canales 1 2 3 o 4. Proceda a conectar físicamente el sensor de temperatura CI 6605 en alguno de los canales A B o C. usa dos canales. luego de inicio en el botón superior e inmediatamente tome entre su mano el sensor de forma que vea cómo evoluciona la temperatura hasta llegar a equilibrarse con la temperatura del cuerpo humano. Ahora desde el menú principal en la opción Experimento seleccione “crear una nueva tabla vacía (N)”. b. EQUIPO       Computador Interface Science Workshop Sensor de temperatura de acero inoxidable CI-6605 Sensor de presión absoluta CI-6532 A Sensor de movimiento CI-6742 Papel de filtro PROCEDIMIENTO a. análisis y presentación de datos Aprender a emplear la Interface Science Workshop y algunos sensores. Proceda a poner en funcionamiento la nterface y luego su computador. Cierre el experimento. d. Use las funciones predeterminadas que contiene el programa y que se localizan almacenadas en el botón “Científico (S)”. Proceda a activar el programa DataStudio. Use las otras opciones del menú pantallas. e.   Uso del Dátá Studio OBJETIVOS Aprender a utilizar el programa de recopilación. c.14 II. proceda a llenar y luego presionando la opción resumen tendrá un nuevo menú que se desplega. . Revise que la Interface Science Workshop esté conectada al computador y a la toma de corriente. e intente diferentes gráficas. Se conecta primero la amarilla y después la negra. Reinicie el programa y seleccione crear experimento en el menú mostrado. se le mostrará la Interface Science Workshop h. Seleccione una velocidad de muestreo de 2 Hz. luego despliegue en la pantalla un gráfico que muestre la temperatura como función del tiempo. i. seleccione representar gráficamente la ecuación. Lo anterior debido a que la interfaz del programa DataStudio es sumamente sencilla de utilizar y aun cuando nunca se utilizado este programa.15 k. 2012. aunque no se le pudo dedicar mucho tiempo a esta parte del laboratorio y no se realizaron todas las instrucciones del procedimiento debido a que la parte de mediciones básicas y uso del multímetro fue un poco extensa. Costa Rica. FS-0311 Laboratorio de la Física General II. Si no se encuentra conectada la jeringa al respectivo sensor proceda a realizarlo. ANÁLISIS DE RESULTADOS Por cuestiones de tiempo. es difícil que uno pueda usarlo en la casa o en un lugar sin el equipo suficiente. Manual de Laboratorio. no se le pudieron realizar todas las instrucciones indicadas en el procedimiento. se introduce y luego se gira. Microsoft Corporation. 2010. . recuerde que el conector empleado en este caso es del llamado BNC. Sin embargo. en unos pocos minutos se puede ser capaz de entender las funcionalidades básicas que este programa ofrece en combinación con la interface ScienceWorkshop. San José. l. Intente reproducir el experimento mostrado en la figura 6 y observe las respectivas gráficas. CONCLUSIONES En conclusión. R. La interface ScienceWorkshop fue muy impresionante por la facilidad que tiene al usarse con el DataStudio. Sirve mucho para recolectar datos en el laboratorio Sin embargo concluimos que es algo muy específico para un laboratorio. el cual esta hecho muy bien y es muy sencillo de usar. si se lograron los objetivos del experimento. I-2012. BIBLIOGRAFÍA   Figueroa. los objetivos si se lograron ya que se aprendió a usar muy bien el programa. Seleccione Medidor digital en el menú pantallas y proceda a realizar el experimento mostrado en la figura 7. Universidad de Costa Rica. Proceda a conectar el sensor de presión a alguno de los canales A B o C. Microsoft Office Excel 2010.