galvanómetro

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.



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.



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



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



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:



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 %



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



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



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.



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).



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 ).



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.



- 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.



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.



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.

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