Equipos y aparatos de medida. Montaje de circuitos. Evaluación de sistemas de medida de resistencias.

Equipos y aparatos de medida. Montaje de circuitos. Evaluación de sistemas de medida de resistencias. a) Equipos y aparatos de medida. Montaje de circuitos. b) Evaluación de sistemas de medida de resistencias.

Práctica 1

Evaluación de sistemas de medida de resistencias 

Objetivo: Evaluar 3 métodos de medida de resistencias: 1. Medida directa con el multímetro (Ohmmetro). 2. Ley de Ohm: montaje largo. 3. Ley de Ohm: montaje corto.

R

Medida ●

nominal

560 Ω

Indicar la medida, medida el error y las unidades en la notación adecuada.

1500 Ω 3300 Ω

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 cm

6800 Ω

4 5 6

12000 Ω

●

15000 Ω

5,3 ± 0,1 cm

22000 Ω RX

Errores accidentales 10

5

a) Aparatos analógicos:

DC VOLTS

CLASS - 2.5

–

●

Error absoluto = Error de clase + Error de lectura

b) Aparatos digitales:

–

Error absoluto = Error de precisión + Error de lectura

●

b) Aparatos digitales:

15

0

●

Errores accidentales

–

Error absoluto = Error de precisión + Error de lectura

Errores accidentales ●

b) Aparatos digitales:

–

●

Errores accidentales ●

Error absoluto = Error de precisión + Error de lectura

b) Aparatos digitales:

–

Es un porcentaje del valor leído en pantalla. Ejemplo:

●

Error absoluto = Error de precisión + Error de lectura

El error de lectura equivale a N unidades del último dígito. Ejemplo:

–

Error de precisión: 1%

–

Error de lectura: 3d (tres unidades)

–

Medida: 4,56 V

–

Medida: 4,56 V

–

Error de precisión:

–

Error de lectura: 0,01 · 3 = 0,03 V

4,56 ⋅ 1/100 = 0,05 V

Errores accidentales b) Aparatos digitales:

●

a) Aparatos analógicos:

●

Error absoluto = Error de precisión + Error de lectura

DC VOLTS

15

–

10

5 0

●

Errores accidentales

CLASS - 2.5

–

Error absoluto = Error de clase + Error de lectura

El error debido al aparato será la suma ∆V = 0,05 + 0,03 = 0,08 V

Errores accidentales 5

10

a) Aparatos analógicos:

CLASS - 2.5

–

●

–

Error de clase: 2,5

–

Medida: 3 V

–

Fondo de escala: 15 V

–

Error de clase: 15·2,5/100 = 0,375 V

10

DC VOLTS

CLASS - 2.5

Error absoluto = Error de clase + Error de lectura

Es un porcentaje del fondo de escala.

5

–

●

Error absoluto = Error de clase + Error de lectura

Es el error cometido en la lectura de las divisiones de la escala. La porción de la división mínima que el operador es capaz de diferenciar. –

Error de lectura: 0,5·1/2 = 0,25 V

15

15

DC VOLTS

●

0

a) Aparatos analógicos: 0

●

Errores accidentales

Errores accidentales a) Aparatos analógicos:

10

5

DC VOLTS

CLASS - 2.5

–

●

●

F(x,y,z).

●

Medimos x,y,z, con un error  x , y , z .

●

Error F :

15

0

●

Medidas indirectas

Error absoluto = Error de clase + Error de lectura

∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣

El error debido al aparato será la suma del error de clase y el de lectura: ∆V = 0,375 + 0,25 = 0,6 V

F=

Medida de resistencias mediante el Ohmmetro

Medidas indirectas

∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣

F=

∂F ∂F ∂F  x  y z ∂x ∂y ∂z

R nominal

V I

3300 Ω

...

∂R ∂R V  I=⋯ ∂V ∂I

Ley de Ohm: montaje largo I

I

A

A

RA 0

CLASS - 2.5

R (Ω) ∆RN (Ω)

1.1.1.

DC VOLTS

RV

V

CLASS - 2.5

Cálculo de R con Voltímetro y Amperímetro (montaje largo)

R Nominal

620

R

10

5

V

15

DC VOLTS

Ley de Ohm: montaje corto

15

0

R

10

5

∆R

R

560 Ω

∣ ∣ ∣ ∣

R=

Cálculo de R con Ohmmetro

∆Rn

Rn

R=

∂F ∂F ∂F  x  y z ∂x ∂y ∂z

60

Voltímetro V (V) ∆V (V)

10,5

0,5

Amperímetro I (mA) ∆I (mA)

16,2

0,3

R=

V (Ω) I

650

Cálculo de R con Voltímetro y Amperímetro (montaje corto)

R Nominal ∆R (Ω)

40

R (Ω) ∆RN (Ω)

620

1.1.1.

60

Voltímetro V (V) ∆V (V)

10,5

0,5

Amperímetro I (mA) ∆I (mA)

16,2

0,3

R=

V (Ω) I

650

∆R (Ω)

40

Multímetro digital

Errores sistemáticos ●

Curva de calibración (montaje corto): –

Permite corregir los errores sistemáticos.

–

Gráfica valor medido/valor real.

R’

(valor medido) 450 Ω

R

490 Ω

Errores sistemáticos

Errores sistemáticos

R’

●

Análisis del circuito:

(valor medido) 450 Ω

I1

RV

R

V

A

R=

V (Ω) I

R m=

(valor real)

R=⋯

Errores sistemáticos ●

I A

R RV

V

●

R m=

R Nominal

R=⋯

 R=⋯

Rmedida con el montaje corto

R corregida

V I

R

∆RN

R=

620 Ω

60 Ω

650 Ω

Resistencia interna del voltímetro:

I R I1 R R RV V = 1 = = I I1 I 2 I1 I1 R / RV RRV

(asociación en paralelo R y RV)

I2

 R=⋯

Errores sistemáticos

Análisis del circuito: I1

I R I1 R R RV V = 1 = = I I1 I 2 I1 I1 R /RV RRV

(asociación en paralelo R y RV)

Rreal (Ω) (curva de calibrado)

∆R (Ω)

V =I1 R=I2 R V

I2

Resistencia incógnita: Voltímetro Amperímetro V (V) ∆V (V) I (mA) ∆I (mA)

I=I1I2

I

R

490 Ω

(valor real)

∆R

R

∆R

40 Ω

680 Ω

50 Ω

I A RV

V

Voltímetro V (V) ∆V (V)

Amperímetro I (mA) ∆I (mA)

RV =

V (Ω) I

∆RV (Ω)

Notación Cifras significativas 1. En primer lugar se ha de escribir correctamente el error. El error se expresa con una cifra significativa, excepto cuando esa cifra sea un 1 o cuando sea un 2 seguida de un número menor que 5, en este caso se puede expresar con dos cifras significativas.   Error de V Error de V Error de L

Notación Cifras significativas 1. En segundo lugar se ha de escribir correctamente el valor de la medida. La última cifra significativa de la medida y de la última cifra significativa del error deben coincidir .  

Medida de V

Medida de V

Medida de L

BIEN

0,12 V

0,08 V

300 cm

BIEN

48,72 ± 0,12 V

4,678 ± 0,012 V

560 ± 10 cm

MAL

0,1203 V

0,078 V

350 cm

MAL

48,721 ± 0,12 V

4,6 ± 0,012 V

563 ± 10 cm

Próxima práctica Capítulo 1: Memoria de laboratorio. Práctica 2: El osciloscopio. Capítulo 3: Instrumentación de laboratorio. 2.3. Osciloscopio analógico Hameg. 2.4. Osciloscopio digital.

Memoria de laboratorio ●

●

●

Seguir el esquema indicado en el Capítulo 1 del libro. Una memoria por grupo. FECHA DE ENTREGA: dentro de dos sesiones: 4 de abril de 2007.