GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
para imprimir(pdf)
volver a inicio

Condensadores . Parte IV.

(Resistencia interna de los voltímetros)

 

Material

 

Voltímetro digital

Voltímetro analógico

Condensador de capacidad conocida

Cronómetro

Pilas de petaca de 4,5 V(3)

Interruptor (2)

 

En condensadores III se utilizó una resistencia conocida  para determinar la capacidad de un condensador. En esta práctica operamos de forma inversa, con uno de los condensadores, cuya capacidad es conocida ya que la medimos en la práctica condensadores III,  calculamos la resistencia interna de un voltímetro digital y de uno analógico.

 

En un circuito eléctrico sencillo como el de la figura 1, el amperímetro nos mide la intensidad de la corriente y el voltímetro la caída de potencial entre Py Q                                     

Fig.1

La resistencia entre P y Q la calculamos por la ley de Ohm :

 

La resistencia RPQ es diferente de la resistencia R

 

Si RV>>R entonces  .Esto nos indica que un voltímetro debe tener una resistencia grande para que la medida que proporcione no interfiera en el propio circuito. Si se conoce el valor de Rv entonces es posible predecir el error que cometemos al medir R,  a partir de la lectura del amperímetro y del voltímetro.

 

Otra perturbación en el circuito la proporciona el amperímetro ya que éste se caracteriza por tener una  resistencia pequeña RA. Este factor no lo tenemos en cuenta pues suponemos que RA<< R

Para medir la resistencia  del voltímetro cargamos un condensador y lo descargamos a través del aparato de medida, por tanto hacemos lecturas simultáneas de tiempos en el cronómetro y voltajes en el voltímetro.

 

La relación entre el voltaje  y el tiempo es:

 (1)

 

Al representar el logaritmo neperiano del voltaje  frente al tiempo se obtiene una línea recta de pendiente . Si se conoce C  y se mide  la pendiente es posible determinar el valor de RV.

 

 

 

1.-Descarga de un condensador a través de un voltímetro analógico.

Se monta el circuito de la figura 2.

Nota.- Si se utiliza un condensador electrolítico es necesario respetar la polaridad de las pilas con las del condensador.

Esta fotografía se corresponde con el montaje de la figura 1 y se ha utilizado para medir tiempos y voltajes cuyos datos aparecen en el  solucionario.

1) El condensador  está descargado y los dos interruptores abiertos. Se cierra el interruptor 1 y  se espera unos segundos, suficientes para que el condensador se cargue completamente.

 

Se abre el interruptor 1 se cierra el 2  y se pone en funcionamiento el cronómetro. Se toman los tiempos y los voltajes y se anotan los datos en la tabla 1.

 Tabla 1

Tiempo/s

Voltaje /V

Ln V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Se dibuja la gráfica lnV  en el eje de ordenadas,  frente al tiempo en el eje de abscisas y de acuerdo con la ecuación (1), se calcula la resistencia del voltímetro.

 

 

1.-Descarga de un condensador a través de un voltímetro digital.          

El montaje es el mismo que el de la figura 1, salvo que en lugar del voltímetro analógico se coloca el digital. La forma de tomar medidas la misma que en el apartado anterior.

Esta fotografía se corresponde con el montaje de la figura 1 pero con el voltímetro digital  y se ha utilizado para medir tiempos y voltajes cuyos datos aparecen en el solucionario.

 

Tabla 2

Tiempo/s

Voltaje/V

Ln V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Se dibuja la gráfica ln V,  en el eje de ordenadas,  frente al tiempo en el eje de abscisas y de acuerdo con la ecuación (1), se calcula la resistencia del voltímetro.

En un circuito como el de la figura 1 se coloca una resistencia de  10000 W ¿qué error cometeríamos si trabajamos con un voltímetro analógico o con uno digital  como los de este experimento?

 

SOLUCIÓN