Partes y materiales
- Multímetro, digital o analógico
- Pilas variadas
- Un diodo emisor de luz (catálogo de Radio Shack # 276-026 o equivalente)
- Pequeño motor «hobby», de imán permanente (catálogo de Radio Shack nº 273-223 o equivalente)
- Dos cables de puente con extremos de «pinza de cocodrilo» (catálogo de Radio Shack nº 278-1156, 278-1157 o equivalente)
Un multímetro es un instrumento eléctrico capaz de medir la tensión, la corriente y la resistencia.
Los multímetros digitales tienen pantallas numéricas, como los relojes digitales, para indicar la cantidad de tensión, corriente o resistencia.
Los multímetros analógicos indican estas cantidades mediante 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 de electricidad por primera vez.
Recomiendo encarecidamente la compra de un multímetro analógico antes de comprar un multímetro digital, pero para eventualmente tener ambos en su kit de herramientas para estos experimentos.
REFERENCIAS TRANSVERSALES
Lecciones de Circuitos Eléctricos, Volumen 1, capítulo 1: «Conceptos Básicos de Electricidad»
Lecciones de Circuitos Eléctricos, Volumen 1, capítulo 8: «Circuitos de Medición de CC»
Objetivos de Aprendizaje
- Cómo medir el voltaje
- Características del voltaje: existente entre dos puntos
- Selección del rango adecuado del medidor
ILLUSTRACIÓN
INSTRUCCIONES
En todos los experimentos de este libro, utilizarás algún tipo de equipo de prueba para medir aspectos de la electricidad que no puedes ver, sentir, oír, saborear u oler directamente.
La electricidad, al menos en cantidades pequeñas y seguras, es insensible para nuestros cuerpos humanos.
Sus «ojos» más fundamentales en el mundo de la electricidad y la electrónica serán un dispositivo llamado multímetro.
Los multímetros indican la presencia de, y miden la cantidad de, propiedades eléctricas como el voltaje, la corriente y la resistencia.
En este experimento, se familiarizará con la medición del voltaje.
El voltaje es la medida del «empuje» eléctrico listo para motivar a las cargas a moverse a través de un conductor.
En términos científicos, es la energía específica por unidad de carga, definida matemáticamente como julios por culombio.
Es análoga 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 voltio (V).
Su multímetro debe venir con unas instrucciones básicas.
¡Léalas bien! Si su multímetro es digital, necesitará una pequeña pila para funcionar.
Si es analógico, no necesita una pila para medir la tensión.
Algunos multímetros digitales son de cambio automático. Un medidor de cambio automático sólo tiene unas pocas posiciones de selector (dial).
Los medidores de cambio manual tienen varias posiciones de selector diferentes para cada cantidad básica: varias para la tensión, varias para la corriente y varias para la resistencia.
El cambio automático suele encontrarse sólo en los medidores digitales más caros, y es al cambio manual lo que una transmisión automática es a la transmisión manual de un coche.
Un medidor de cambio automático «cambia de marcha» automáticamente para encontrar el mejor rango de medición para mostrar la cantidad particular que se está midiendo.
Ponga el interruptor selector de su multímetro en la posición de «voltaje de CC» de mayor valor disponible.
Los multímetros de cambio automático pueden tener una sola posición para el voltaje de CC, en cuyo caso deberá poner el interruptor en esa posición.
Toque la sonda de prueba roja en el lado positivo (+) de una batería, y la sonda de prueba negra en el lado negativo (-) de la misma batería.
El medidor debería ahora proporcionarle 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, un valor negativo se indica mediante la desviación de la aguja hacia la izquierda en lugar de hacia la derecha).
Si su medidor es del tipo de rango manual, y el interruptor selector se ha ajustado a una posición de rango alto, la indicación será pequeña.
Mueva el interruptor selector al siguiente ajuste de rango de voltaje de CC más bajo y vuelva a conectarlo a la batería.
La indicación debe ser más fuerte ahora, como lo indica una mayor deflexión del puntero del medidor analógico (aguja), o más dígitos activos en la pantalla del medidor digital.
Para obtener mejores resultados, mueva el interruptor selector a la configuración de rango más bajo que no «sobregire» el medidor.
Un medidor analógico sobrepasado se dice que está «clavado», ya que la aguja será forzada hasta el lado derecho de la escala, más allá del valor de la escala completa.
Un medidor digital sobrepasado a veces muestra las letras «OL», o una serie de líneas discontinuas. Esta indicación es específica del fabricante.
¿Qué sucede si sólo toca una sonda de prueba del medidor 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 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 obtener la máxima indicación sin sobrepasar el 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.
Apunta el LED hacia una fuente de luz brillante con tu multímetro conectado a él, y observa la indicación del medidor:
Las baterías desarrollan tensión eléctrica a través de reacciones químicas. Sin embargo, el LED no depende de un «combustible» interno para generar tensión, sino que convierte la energía óptica en energía eléctrica.
Mientras haya luz para iluminar el LED, éste producirá tensión.
Otra fuente de voltaje a través de la conversión de energía es un generador.
El pequeño motor eléctrico especificado en la lista de «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 de la misma manera que lo conectó a los terminales del LED, y haga girar el eje con sus dedos.
El medidor debe indicar el voltaje mediante la deflexión de la aguja (analógico) o la lectura numérica (digital).
Si le resulta difícil mantener ambas puntas de prueba del medidor en conexión con los terminales del motor mientras hace girar simultáneamente el eje con los dedos, puede utilizar cables de «puente» de pinza de cocodrilo como los siguientes:
¿Determinar la relación entre la tensión y la velocidad del eje del generador? Invierta el sentido de rotación del generador y observe el cambio en la indicación del medidor.
Cuando invierte la rotación del eje, cambia la polaridad de la tensión creada por el generador.
El voltímetro indica la polaridad por la dirección de la aguja (analógica) o el signo de la indicación numérica (digital).
Cuando el cable de prueba rojo es positivo (+) y el negro negativo (-), el medidor registrará la tensión en la dirección normal.
Si la tensión aplicada es de polaridad inversa (negativa en el rojo y positiva en el negro), el medidor indicará «al revés».