2.1: Uso del voltímetro

PARTES Y MATERIALES

• Multímetro, digital o analógico
• Surtido de baterías
• Un diodo emisor de luz (Radio Shack catálogo # 276-026 o equivalente)
• Pequeño motor “hobby”, tipo imán permanente (catálogo Radio Shack # 273-223 o equivalente)
• Dos cables puente con extremos de “pinza de cocodrilo” (Catálogo Radio Shack # 278-1156, 278-1157 o equivalente)

Un multímetro es un instrumento eléctrico capaz de medir voltaje, corriente y resistencia. Los multímetros digitales tienen pantallas numéricas, como relojes digitales, para indicar la cantidad de voltaje, corriente o resistencia. Los multímetros analógicos indican estas cantidades por medio de un puntero móvil sobre una escala impresa.

Los multímetros analógicos tienden a ser menos costosos que los multímetros digitales, y más beneficiosos como herramientas de aprendizaje para el estudiante primerizo de la electricidad. Recomiendo encarecidamente comprar un multímetro analógico antes de comprar un multímetro digital, pero para eventualmente tener ambos en su kit de herramientas para estos experimentos.

Referencias cruzadas

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 1: “Conceptos Básicos de Electricidad”

Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 8: “Circuitos de Medición DC”

Objetivos de aprendizaje

• Cómo medir el voltaje
• Características del voltaje: existente entre dos puntos
• Selección del rango de medidor adecuado

Ilustracion

Instrucciones

En todos los experimentos de este libro, estarás usando algún tipo de equipo de prueba para medir aspectos de la electricidad que no puedes ver, sentir, escuchar, probar u oler directamente. La electricidad—al menos en pequeñas cantidades seguras— es insensible para nuestro cuerpo humano. Tus “ojos” más fundamentales en el mundo de la electricidad y la electrónica serán un dispositivo llamado multímetro. Los multímetros indican la presencia y miden la cantidad de propiedades eléctricas como voltaje, corriente y resistencia. En este experimento, te familiarizarás con la medición de voltaje.

El voltaje es la medida del “empuje” eléctrico listo para motivar a los electrones a moverse a través de un conductor. En términos científicos, es la energía específica por unidad de carga, definida matemáticamente como julios por culombo. Es análogo a la presión en un sistema de fluidos: la fuerza que mueve el fluido a través de una tubería, y se mide en la unidad del Volt (V).

Tu multímetro debe venir con algunas instrucciones básicas. ¡Léelos bien! Si tu multímetro es digital, requerirá una batería pequeña para funcionar. Si es analógico, no necesita batería para medir voltaje.

Algunos multímetros digitales son autoranging. Un medidor de autoranging tiene solo unas pocas posiciones de interruptor selector (dial). Los medidores de alcance manual tienen varias posiciones de selección diferentes para cada cantidad básica: varios para voltaje, varios para corriente y varios para resistencia. La autoranging generalmente se encuentra solo en los medidores digitales más caros, y es al alcance manual como una transmisión automática es a una transmisión manual en un automóvil. Un medidor de autoranging “cambia de marcha” automáticamente para encontrar el mejor rango de medición para mostrar la cantidad particular que se está midiendo.

Ajuste el interruptor selector de su multímetro en la posición de “voltios CC” de mayor valor disponible. Los multímetros de autoranging solo pueden tener una sola posición para voltaje de CC, en cuyo caso es necesario ajustar el interruptor a esa posición. Toque la sonda de prueba roja hacia el lado positivo (+) de una batería y la sonda de prueba negra hacia el lado negativo (-) de la misma batería. El medidor ahora debería proporcionarte algún tipo de indicación. Invierta las conexiones de la sonda de prueba a la batería si la indicación del medidor es negativa (en un medidor analógico, el puntero indica un valor negativo desviando a la izquierda en lugar de a la derecha).

Si su medidor es del tipo de rango manual y el interruptor selector se ha establecido en una posición de rango alto, la indicación será pequeña. Mueva el interruptor selector a la siguiente configuración de rango de voltaje de CC inferior y vuelva a conectarlo a la batería. La indicación debería ser más fuerte ahora, como lo indica una mayor desviación del puntero analógico del medidor (aguja), o dígitos más activos en la pantalla del medidor digital. Para obtener los mejores resultados, mueva el interruptor selector a la configuración de rango más bajo que no “sobrealcance” el medidor. Se dice que un medidor analógico sobre-rango está “vinculado”, ya que la aguja se verá forzada hasta el lado derecho de la báscula, más allá del valor de la escala de rango completo. Un medidor digital sobre-rango a veces muestra las letras “OL”, o una serie de líneas discontinuas. Esta indicación es específica del fabricante.

¿Qué sucede si solo toca la sonda de prueba de un metro a un extremo de una batería? ¿Cómo tiene que conectarse el medidor a la batería para proporcionar una indicación? ¿Qué nos dice esto sobre el uso del voltímetro y la naturaleza del voltaje? ¿Existe tal cosa como el voltaje “en” un solo punto?

Asegúrese de medir más de un tamaño de batería y aprenda a seleccionar el mejor rango de voltaje en el multímetro para darle la máxima indicación sin sobre-rango.

Ahora cambie su multímetro al rango de voltaje de CC más bajo disponible y toque las sondas de prueba del medidor a los terminales (cables) del diodo emisor de luz (LED). Un LED está diseñado para producir luz cuando se alimenta con una pequeña cantidad de electricidad, pero los LED también generan voltaje de CC cuando se exponen a la luz, algo así como una célula solar. Apunte el LED hacia una fuente de luz brillante con el multímetro conectado a ella, y anote la indicación del medidor:

Las baterías desarrollan voltaje eléctrico a través de reacciones químicas. Cuando una batería “muere”, ha agotado su almacén original de “combustible” químico. El LED, sin embargo, no se basa en un “combustible” interno para generar voltaje; más bien, convierte la energía óptica en energía eléctrica. Siempre y cuando haya luz para iluminar el LED, producirá voltaje.

Otra fuente de voltaje a través de la conversión de energía de un generador. El pequeño motor eléctrico especificado en la lista “Partes y Materiales” funciona como un generador eléctrico si su eje es girado por una fuerza mecánica. Conecte su voltímetro (su multímetro, ajustado a la función “voltios”) a los terminales del motor tal como lo conectó a los terminales del LED, y haga girar el eje con los dedos. El medidor debe indicar voltaje por medio de deflexión de aguja (analógica) o lectura numérica (digital).

Si le resulta difícil mantener ambas sondas de prueba de medidor en conexión con los terminales del motor mientras simultáneamente gira el eje con los dedos, puede usar cables de “puente” de pinza de cocodrilo como este:

¿Determinar la relación entre voltaje y velocidad del eje del generador? Invierta la dirección de rotación del generador y observe el cambio en la indicación del medidor. Al invertir la rotación del eje, se cambia la polaridad del voltaje creado por el generador. El voltímetro indica polaridad por dirección de la dirección de la aguja (analógica) o signo de indicación numérica (digital). Cuando el cable de prueba rojo es positivo (+) y el cable de prueba negro negativo (-), el medidor registrará voltaje en la dirección normal. Si el voltaje aplicado es de polaridad inversa (negativo en rojo y positivo en negro), el medidor indicará “hacia atrás”.