Multimetro en continua

Objetivos

El objetivo del TP consiste en familiarizarnos con la utilización de multímetros, en su función de Voltimetro, Amperimetro y Ohometro. Para esto mediremos distintos valores y tendremos en consideración los siguientes puntos:

Analizar las alteraciones que puede llegar a generar un instrumento a la hora de realizar una medición.
Comparar instrumentos digitales y analógicos.Estudiar cómo influye la conexión de un instrumento en un circuito.
Analizar los métodos de conexión corta y conexión larga para medir el valor de una resistencia.

Introducción teórica:
Los conceptos teóricos son desarrollados en cada caso en particular, por lo que aquí se van a formular las ecuaciones matemáticas utilizadas para obtener luego las conclusiones mencionadas.

Divisor resistivo detensión (dos resistencias en serie):


Divisor resistivo de corriente (dos resistencias en paralelo):


Ley de Ohm: V = R.i

Análisis de los errores

Errores sistemáticos del instrumental

Instrumentos analógicos













Incertidumbre relativa de apreciación debida a capacidad de lectura del ojo humano para determinar en qué posición está ubicada la aguja:Incertidumbre del instrumental, debida a las capacidades o deficiencias del instrumento.

donde



Instrumentos digitales


Ilustración : Multímetro digital

En este caso no habrá incertidumbre relativa de apreciación ya que los datos se obtienen directamente desde el display del instrumento.
La incertidumbre debida a los defectos está dada como dato que provee el fabricante. Lamisma se indica por medio de un porcentaje y un número de cifras fijas o dígitos. Por ejemplo: 0,1% lectura+3 díg












Desarrollo:

Primera parte:

Se deberá determinar la tensión entre los bornes A-B de un circuito. Primero calculando su valor teórico y luego realizando las mediciones con multímetros analógico y digital.


Ilustración : Montaje de los circuitosinicial. Composición: a) cable a tierra, fuente y resistencia en serie. b) cable a tierra y fuente.

Ilustración : Montaje de los circuitos para realizar las mediciones de voltaje.


[V] circuito a)

[V] circuito b)
Teórico
9

9
Analógico
8.4

6
Digital
8.59

8.5

Se observa que en todos los casos que el valor teórico supera a los valores experimentales. Existe una diferenciaimportante entre el valor medido y el real cuando se mide la tensión con el voltímetro analógico. Esto sucede porque al conectar el voltímetro, cerramos el circuito que antes estaba abierto, lo cual genera una corriente y, en consecuencia, una caída de tensión en la resistencia en serie con la fuente.

El voltímetro contiene una resistencia interna, que se elige de un valor alto de manera que esteinterfiera lo menos posible con el circuito. Según cada modelo de voltímetro (y su implementación interna) el valor de esta resistencia se calcula de distintas maneras.
El instrumento analógico tiene una sensibilidad de S = 20kΩ/V, por lo tanto en la escala de 10V, tendrá una impedancia interna de Rint = 20kΩ/V * 10V = 200 kΩ, mientras que la del circuito tiene un valor de 100 kΩ, magnitud no muylejana a la impedancia del instrumento (Ambas resistencias son del mismo orden). Esto provoca que se divida la corriente, circule parte de ella por el voltímetro, y en consecuencia produzca una caída de tensión medida.

Tenemos entonces un divisor resistivo


Por lo tanto es coherente con la medición obtenida.

En el caso de los voltímetros digitales, estos tienen una impedancia deentrada superior, que en este caso es de 10 MΩ, valor que es mucho mayor al de la resistencia de 100 kΩ. Se tiene nuevamente un divisor resistivo, pero donde solo el 9% de la caída de tensión va a recaer en la resistencia en serie con la fuente. Sigue siendo un error, pero mucho menor que antes. Vemos en los valores medidos que en el caso de tener la resistencia en serie se detectaron 8,5 V y en el...