Práctica de Electricidad y Magnetismo sobre el uso del Óhmetro (página 2)

3.2. ¿QUÉ ES
CORRIENTE ELÉCTRICA?

Al flujo de carga eléctrica a
través de un alambre o conductor lo llamamos corriente eléctrica.
Sería posible medir la corriente en función del numero de
electrones que atraviesan el conductor, pero en la practica se
define la corriente eléctrica como la carga que atraviesa la
sección transversal del conductor por unidad de tiempo.

3.3. ÓHMETRO O
MULTÍMETRO

Un óhmetro es un
instrumento para medir la
resistencia
eléctrica.

El diseño de un óhmetro
se compone de una pequeña
batería para aplicar un voltaje a
la resistencia bajo medida, para
luego mediante un
galvanómetro
medir la
corriente que circula a través de la
resistencia.

La escala del galvanómetro
está calibrada directamente en ohmios, ya que en
aplicación de la ley de Ohm, al
ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante
a través del galvanómetro sólo va a depender del
valor de la resistencia bajo
medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de
corriente y viceversa.

Existen también otros tipos
de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la
batería ha sido sustituida por un circuito que genera una
corriente de intensidad constante I, la cual se hace
circular a través de la resistencia R bajo prueba.
Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los
extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R
vendrá dado por:

Para medidas de
alta precisión la disposición indicada anteriormente no
es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la
suma de la resistencia de los cables de medida y la de la
resistencia bajo prueba. Para evitar este inconveniente, un
óhmetro de precisión tiene cuatro terminales,
denominados contactos Kelvín. Dos terminales llevan la
corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras
que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente
entre terminales de la misma, con lo que la caída de
tensión en los conductores que aplican dicha corriente
constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud
de la medida.

3.4.
BREADBOARD

Una breadboard es
un dispositivo usado para construir un prototipo (generalmente
temporal) de un circuito eléctrico y para experimentar con
diseños de circuitos.

La breadboard es
también conocida como tarjeta o placa de pruebas y ensayos. Es un recurso de gran
importancia a la hora de desarrollar circuitos eléctricos y
ayuda a determinar la continuidad que tienen algunos dispositivos
eléctricos como alambres, resistencias, etc.

3.5. RESISTENCIA
ELÉCRICA

Imagen de un

resistor o resistencia

Se denomina resistencia
eléctrica (R), de una sustancia, a la oposición que
encuentra la corriente eléctrica para recorrerla. Su valor
se mide en ohmios y se designa con la letra griega omega
mayúscula (Ω). La materia presenta 4 estados en
relación al flujo de electrones. Estos son conductores,
semi-conductores, resistores y dieléctricos. Todos ellos se
definen por el grado de oposición a la corriente
eléctrica (Flujo de Electrones).

Esta
definición es válida para la corriente continua y para
la corriente alterna cuando se trate
de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva
ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la
oposición presentada a la circulación de corriente
recibe el nombre de impedancia.

Según sea la
magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en
conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además
ciertos materiales en los que, en
determinadas condiciones de temperatura, aparece un
fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor
de la resistencia es prácticamente nula.

Todo conductor
posee una resistencia eléctrica (R), debido a que presenta
una cierta oposición al paso de la corriente eléctrica.
Esta resistencia se define como el cociente entre la diferencia
de potencial eléctrico aplicada a sus extremos y la
intensidad de la corriente que circula por él:

La resistencia
eléctrica es una magnitud escalar y en el Sistema Internacional (SI) se
mide en ohmios (W).

3.6. CÓDIGO DE
COLORES

Las resistencias (resistores) son
fabricados en una gran variedad  de formas y tamaños.
En los más grandes, el valor de la resistencia se imprime
directamente en el cuerpo de la resistencia, pero en las más
pequeñas, esto no se puede hacer.

Sobre estas resistencias se pintan
unas bandas de colores. Cada color representa un número
que se utiliza para obtener el valor final de la resistencia. Las
dos primeras bandas indican las dos primeras cifras del valor de
la resistencia, la tercera banda indica por cuanto hay que
multiplicar el valor anterior para obtener el  valor final
de la resistencia. La cuarta banda nos indica  la tolerancia y si hay quinta banda,
ésta nos indica su confiabilidad.

A continuación se ilustra
gráficamente el significado de cada banda para determinar el
valor de una resistencia utilizando el código de
colores:

Tolerancia: sin
indicación +/- 20%

3.7.
DIODO

Un diodo es
un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica
en una única dirección. De forma
simplificada, la curva característica de un diodo consta de
dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se
comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de
ella como un circuito cerrado con muy pequeña resistencia
eléctrica.

Debido a este comportamiento, se les suele
denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente
alterna en corriente continua.

3.8.
FOTORRESISTENCIA

Una fotorresistencia es un
componente electrónico cuya resistencia disminuye con el
aumento de intensidad de luz incidente. Puede también
ser llamado fotorresistor, fotoconductor,
célula fotoeléctrica o resistor dependiente
de la luz, cuya siglas (LDR) se originan de su nombre en
inglés light-dependent
resistor.

Un fotorresistor está hecho
de un semiconductor de alta resistencia. Si la luz que incide en
el dispositivo es de alta frecuencia, los fotones son absorbidos por la elasticidad del semiconductor
dando a los electrones la suficiente energía para saltar la
banda de conducción. El electrón libre que resulta (y
su hueco asociado) conduce electricidad, de tal modo que
disminuye la resistencia.

3.9.
CÁTODO

Se denomina
cátodo al electrodo negativo de una célula electrolítica
hacia el que se dirigen los iones positivos, que por esto reciben
el nombre de cationes.

El término
fue inventado por Faraday (serie VII de las Investigaciones
experimentales sobre la electricidad), con el significado de
camino descendente o de salida, pero referido
exclusivamente al electrolito de una celda electroquímica. Su
vinculación al polo negativo del correspondiente generador
implica la suposición de que la corriente eléctrica
marcha por el circuito exterior desde el polo positivo al
negativo, es decir, transportada por cargas positivas,
convención que es la usual. Si el conductor externo fuera
metálico, está demostrado que el sentido de la
corriente realmente es el recorrido por los electrones hacia el
positivo.

Sin embargo, en
una célula electrolítica, el conductor es el
electrolito, no un metal, y en él pueden coexistir iones
negativos y positvos que tomarían sentidos opuestos al
desplazarse. Por convenio se adopta que el sentido de la
corriente es el del ánodo al cátodo o, lo que es
lo mismo, del positivo al negativo.

En el caso de las
válvulas termoiónicas,
fuentes eléctricas,
pilas, etc. el cátodo es
el electrodo o terminal de menor potencial y es la fuente
primaria de emisión de electrones. Por ende, en una
reacción redox corresponde al elemento que se
reducirá.

3.10.
ÁNODO

Se denomina
ánodo al electrodo positivo de una
célula
electrolítica hacia
el que se dirigen los iones negativos dentro del electrolito, que
por esto reciben el nombre de aniones.

El término
fue utilizado por primera vez por Faraday (serie VII de las Investigaciones experimentales sobre la
electricidad), con el significado de camino ascendente
o de entrada, pero referido exclusivamente al electrolito
de una celda electroquímica. Su vinculación al polo
positivo del correspondiente generador implica la suposición
de que la corriente eléctrica marcha por el circuito
exterior desde el polo positivo al negativo, es decir,
transportada por cargas positivas.

Parecería
lógico definir el sentido de la corriente eléctrica
como el sentido del movimiento de las cargas
libres , sin embargo, si el conductor no es metálico,
también hay cargas positivas moviéndose por el
conductor externo (el electrolito de nuestra celda) y cualquiera
que fuera el sentido convenido existirían cargas
moviéndose en sentidos opuestos. Se adopta por tanto, el
convenio de definir el sentido de la corriente al recorrido por
las cargas positivas cationes, y que es por
tanto el del positivo al negativo (ánodo –
cátodo).

En el caso de las
válvulas termoiónicas, fuentes eléctricas, pilas,
etc. el ánodo es el electrodo o terminal de mayor potencial.
En una reacción redox corresponde al elemento que se
oxidará.

4. PROCEDIMIENTO

4.1
MATERIALES

• Multímetro
  análogo.
• Resistencias de varios valores.
• Diodo rectificador.
• Fotorresistencia.
• Breadboard.
• Alambres.
• Papel.
• Lápiz.
• Vaso con agua.
• Vaso con agua
  salada.

4.2. INTRODUCCIÓN DE
LA PRÁCTICA

Este experimento
describe cómo medir la resistencia eléctrica de
varios componentes. La resistencia se mide en "Ohmios" y esta
unidad se representa por la letra griega Omega. La parte del
multímetro que se utiliza para medir resistencia
eléctrica se conoce como "Óhmetro".

ADVERTENCIA: Es importante que el componente
al cual se le va a medir la resistencia eléctrica no
esté energizado. Tampoco se puede medir resistencia
eléctrica a componentes que produzcan voltaje como pilas,
baterías, etc. Si no se sigue esta indicación se
puede dañar el multímetro y hasta ocasionar problemas
personales.

4.3.
PROCEDIMIENTO

2. Colocar el selector del
   multímetro en la escala de resistencia más
   alta.

   ¿Qué valor indica el medidor?

   R// 0
   Ohmios.

   ¿Qué valor indica al separar las
   puntas?

   R//
   Infinito.

   Normalmente el
   óhmetro se utiliza para indicar cantidades de
   resistencia, pero también se utiliza para pruebas de
   calidad como la "prueba de
   continuidad". Esta prueba determina si existe una
   conexión eléctrica continua de un punto a
   otro.

3. Tocar (conectar) las puntas
   de prueba una con la otra (en la práctica esto se conoce
   como "cortocircuitar").
4. Medir la continuidad de un
   alambre, colocando las puntas de prueba en los dos extremos del
   mismo.

¿Qué valor indica el medidor?

R// 0
Ohmios.

¿Qué valor indicaría si el alambre no
tiene continuidad?

R//
Infinito.

Si un conductor
no tiene continuidad decimos que está
"abierto".

4. Utilizar
el Óhmetro para medir la continuidad entre los agujeros de
una breadboard. Utilizar pedazos pequeños de alambre
sólido #22, insertados en los agujeros de la breadboard
para conectar las puntas de prueba a los agujeros, tal como
muestran las figuras 1 y 2.

¿Qué valor indica el medidor en la Figura
1?

R//
Infinito.

¿Existe
continuidad entre los agujeros de la Figura 1?

R//
No.

Medir entre
otras columnas de agujeros. ¿Existe
continuidad?

R//
No.

¿Qué valor indica el medidor en la Figura
2?

R// 0
Ohmios.

¿Existe
continuidad entre los agujeros de la Figura 2?

R//
Sí.

Medir entre
agujeros de cualquier otra columna. ¿Existe continuidad
entre agujeros de una misma columna?

R//
No.

En base a las
mediciones de continuidad efectuadas en el breadboard se puede
determinar que existen puntos eléctricamente comunes con
otros. Este concepto de puntos comunes
eléctricamente está relacionado cercanamente con el
de continuidad. Son puntos de contacto en un dispositivo o en
un circuito que tienen una resistencia despreciable
(extremadamente pequeña, casi cero) entre
ellos.

Se puede
concluir que puntos en una misma columna del breadboard
(aparecen verticales en las figuras 1 y 2) son comunes entre
sí porque hay continuidad eléctrica entre ellos. Los
puntos en una fila del breadboard no son eléctricamente
comunes (aparecen horizontales en las figuras 1 y 2), porque no
hay continuidad entre ellos.

El concepto de
continuidad describe lo que hay entre puntos de contacto,
mientras que el concepto de puntos eléctricamente comunes
con otros describe cómo se relacionan los puntos unos con
otros.

Igual que la
continuidad, el concepto de puntos comunes es un concepto de
calidad y no de cantidad, que se basa en una comparación
relativa de la resistencia entre varios puntos de un
circuito.

NOTA: Este es un concepto importante para los
experimentos prácticos,
porque para análisis y
búsqueda de fallas en un circuito, las mediciones de
voltaje se realizan con referencia a puntos eléctricamente
comunes. También es importante porque entre puntos
eléctricamente comunes no deben existir "caída de
voltaje" entre ellos.

5.
Seleccionar una resistencia de 10,000 ohmios
(10K).

6. Colocar el
selector del multímetro en la escala de resistencia
apropiada (una que permita medir un valor de
10K).

7. Conectar
las puntas de prueba a la resistencia, como muestra la figura
3.

¿Qué valor indica el medidor?

R// 100 x
100 Ohmios.

¿El
valor indicado está dentro de las especificaciones de la
resistencia?

R//
Sí.

¿Por
qué?

R//
Porque la resistencia tenía los colores marrón,
negro, rojo y dorado, que según el código de colores
equivale a 1000 Ohms ó 1 Kohms.

8. Invertir
las puntas de prueba y medir nuevamente.

¿Cambia
el valor indicado?

R//
No.

¿Qué conclusión puede sacar con respecto
a la medición de una
resistencia con respecto a la polaridad de las puntas de
prueba?

R// Que
las resistencias no son polarizadas, es decir que no se debe
tomar en cuenta el polo positivo o el negativo, sino que la
resistencia trabaja de cualquier manera.

NOTA: Cuando se conecten las puntas de prueba
a la resistencia no se deben tocar los dos extremos con las
manos, solamente uno, si fuese necesario. Si se tocan los dos
extremos se estará midiendo la combinación en
paralelo de la resistencia de 10K con la resistencia del
cuerpo, lo cual hará que el valor medido sea menor del que
debería ser. Debido a que la resistencia del cuerpo es
alta, cuando se mide una resistencia de 10K el error será
mínimo, pero con resistencias de valor elevado el error
será grande.

9. Medir al menos 3
resistencias y anotar los resultados en la Tabla
1.

R//

Tabla
1

NOTA: Existen
diferentes tipos de resistencias: de carbón, de alambre,
cerámicas, de película de carbón. Una
especificación adicional de las resistencias es su potencia en Watts.

10. Seleccionar
la escala de resistencia más alta.

11. Tomar las
puntas de prueba con las dos manos.

¿Qué
valor indica el medidor?

R// 50 x
10K, que es 500000 Ohmios.

¿El valor
indicado es alto o bajo?

R// Es un
valor alto, lo cual es notable al compararlo con los valores de las
resistencias pequeñas de mucho más bajo valor en
Ohmios.

La medición
anterior indica la resistencia del cuerpo entre los dedos de las
manos.

12. Humedecer
los dedos y realizar de nuevo la medición.

¿Cambia el
valor indicado?

R//
Sí, pues ahora el valor fue de 3 x 10K ó de 30000K,
mientras que sin haberse mojado las manos el valor fue de 500000
Ohmios.

¿Qué
impacto tiene la humedad en la resistencia del
cuerpo?

R// La
humedad disminuye la resistencia al flujo de la electricidad,
dado que el agua es un buen conductor
de la corriente eléctrica.

13. Humedecer
los dedos e agua salada y realizar de nuevo la
medición.

¿Cambia el
valor indicado?

R//
Sí, ya que ahora el valor fue de 2 x 10K ó de 20000K,
mientras que anteriormente se habían registrado valores de
resistencia más altos.

¿Qué
impacto tiene el agua salada en la resistencia del
cuerpo?

R// La sal
hace que el agua presente aun menos resistencia, de modo que el
agua salada tiene una resistencia más baja que el agua sin
sal.

NOTA: Un
choque eléctrico es causado por una corriente eléctrica
que fluye a través del cuerpo de una persona. La alta resistencia del
cuerpo actúa como seguridad, dificultando el flujo
de electrones.

¿Qué
importancia tiene para la seguridad de una persona el hecho de
que las manos estén mojadas o secas al momento de tener
contacto con una fuente de electricidad?

R// Tiene
una gran importancia porque el hecho de tener las manos mojadas
aumenta grandemente el flujo de la electricidad a través del
cuerpo, disminuyendo la resistencia, de modo que con altos
voltajes, una persona puede morir a causa de tener su cuerpo
mojado y ser sometido a fuentes de electricidad de voltajes
considerables.

¿El agua o
la humedad aumentan la posibilidad de un choque eléctrico
para las personas?

R//
Definitivamente que sí.

14. Seleccionar
el diodo rectificador.

15. Colocar el
selector del multímetro en la escala de resistencia
intermedia.

16. Conectar
las puntas de prueba al diodo como muestra la figura 4. La punta
negativa al cátodo y la positiva al ánodo. En estas
condiciones se dice que el diodo está polarizado
directamente y permite la conducción a través de
él.

¿Qué
valor indica el medidor?

R// 4 x 1K
ó 4000 Ohmios.

17. Invertir la
conexión de las puntas de prueba al diodo como muestra la
figura 5. La punta negativa al ánodo y la positiva al
cátodo. En estas condiciones se dice que el diodo está
polarizado inversamente y no permite la conducción a
través de él.

¿Qué
valor indica el medidor?

R//
Infinito.

¿Cuál
es la diferencia principal del diodo con respecto a la
resistencia?

R// Que en
la resistencia no importan los polos positivo ni negativo,
mientras que en un diodo debe respetarse el polo positivo y el
polo negativo para que haya continuidad o que la electricidad
pueda viajar.

NOTA:
Algunos multímetros tienen una escala especial para medir
diodos y transistores. Al utilizar esta
escala, cuando está polarizado en directa, el diodo
indicará una caída de voltaje de 0.7 VDC si es de
cilicio y de 0.2 VDC si es de germanio. Cuando está
polarizado en reversa indicará una resistencia infinita. El
cátodo del diodo se identifica visualmente por una franja
pintada a su lado.

18. Utilizando
un lápiz, dibujar en una hoja de papel una línea gruesa
y bien marcada de aproximadamente tres cm. de longitud. Medir la
resistencia (seleccionar la escala apropiada) de la marca negra, colocando las puntas
al extremo de la marca como muestra la figura 6.

c

¿Qué
valor mide?

R// 200 x
10K ó dos millones Ohmios.

Mover una de
las puntas a la mitad del trazo. ¿Qué valor
mide?

R// 50 x
10K ó 500000 Ohmios. Es cuatro veces menos que lo que
medía con los 3 centímetros de longitud (pues ahora la
distancia entre las puntas es de 1.5 cm.

Mover
nuevamente una de las puntas a un cuarto del trazo.
¿Qué valor mide?

R// 30 x
10K ó 300000 Ohmios.

¿Qué
relación existe entre la resistencia y la longitud del
material conductor?

R// A mayor
longitud del material conductor, mayor resistencia. A menor
longitud del material conductor, menor resistencia.

¿Por
qué mide resistencia el trazo?

R// El
trazo mide resistencia proporcional a la distancia o longitud a
la que se ponen las puntas del óhmetro. A mayor distancia
mayor resistencia y a menor distancia menor
resistencia.

19. Seleccionar
la fotorresistencia.

20. Conectar
las puntas de prueba a las terminales de la fotorresistencia. Una
fotorresistencia está diseñada para cambiar su
resistencia de acuerdo a la cantidad de luz que incide sobre
ella.

21. Apuntar la
fotorresistencia hacia una fuente brillante de luz (como muestra
la figura 7) y medir y anotar el valor medido a diferentes
distancias.

¿Qué
relación se puede establecer entre la distancia y el valor
medido?

R// Que a
mayor distancia entre la fuente de luz y la fotorresistencia, el
número de Ohmios o la resistencia es mayor, y a menor
distancia entre la fuente de luz y la fotorresistencia, se puede
ver que la resistencia es menor.

¿Lo que
influye en el valor medido es la distancia de la resistencia a la
fuente lumínica o es algo diferente?

R// Lo que
influye es la distancia entre la fuente lumínica y la
fotorresistencia. A mayor distancia, mayor resistencia, y a menor
distancia, menor resistencia.

22.
Experimentar midiendo la resistencia de varios materiales
diferentes (no medir elementos que produzcan voltaje como pilas y
baterías). Se sugiere: tela, plástico, madera seca, madera mojada,
metal, agua limpia, agua sucia, agua salada, vidrio, papel, hule, aceite, etc.

R//

CONCLUSIÓN

Luego de haber
concluido la práctica, hemos aprendido sobre el uso e
importancia del óhmetro y de los componentes elementales
como la breadboard, que son útiles y necesarios a la hora de
trabajar con circuitos eléctricos para la determinación
de valores de resistencias.

Se ha desarrollado
paso a paso la guía de trabajo, presentando los
valores obtenidos por nuestro grupo en la práctica
realizada.

El marco teórico es
también de gran importancia porque es ahí donde se
explican las funciones de cada componente
utilizado en la práctica. Comprender bien los conceptos
teóricos sirve para realizar las prácticas con mayor
confianza y analizar con facilidad todos los procedimientos que se llevan a
cabo.

Igualmente los
esquemas y gráficos presentados han
servido para comprender con mucha mayor facilidad lo que se
realizó en la práctica, juntos con las explicaciones
correspondientes para cada proceso realizado.

Finalmente, la
práctica realizada fue de mucho valor para comprender y
llevar a cabo los procesos que posteriormente
nos servirán para los proyectos a
desarrollar.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Wikipedia®. Diodo.
Extraído el 18 de agosto, 2006 de http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo

2. Wikipedia®.
Fotorresistencia. Extraído el 18 de agosto, 2006
de http://es.wikipedia.org/wiki/Fotorresistencia

3. Wikipedia®.
Óhmetro. Extraído el 18 de agosto, 2006
de http://es.wikipedia.org/wiki/Ohmetro

4. Wikipedia®.
Cátodo. Extraído el 18 de agosto, 2006 de
http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1todo

5. Wikipedia®.
Ánodo. Extraído el 18 de agosto, 2006 de
http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81nodo

6. Wikipedia®.
Breadboard. Extraído el 18 de agosto, 2006 de
http://en.wikipedia.org/wiki/Breadboard

7. TLDP-ES/LuCAS. Extraído el
18 de agosto de 2006 de

Autor:

Jennifer Esmeralda Chacón
Carranza.

Glenda Maritza España
Canalez.

Jaime Oswaldo Montoya
Guzmán.

Santa Ana, 23 de agosto de
2006.

CARRERA: Ingeniería en Sistemas
Informáticos.