Laboratorio I – UI – Parte 1: Instrumentos Instrumentos de Medicion Medicion y Errores – Prof. Ing. Martin, Milton
Unidad I – Parte 1: Parte 1 - Reconocimiento de instrumental de laboratorio. Errores: absoluto, relativo y medio. Uso del osciloscopio.
Clasificación de los Métodos de Medición Absolutas: Son aquellas que comparan la cantidad a medir directamente con los • Mediciones Absolutas patrones fundamentales del sistema de unidades que se emplea. • Mediciones Relativas : Son todas las dems que reali!amos en nuestro tra"a#o, en el $a"oratorio y en la %ida cotidiana.
Mediciones !irectas: Son aquellas en las que el resultado que se o"tiene es consecuencia inmediata de los datos e&perimentales.E#: tensi'n con un (olt)metro, (olt)metro, I con un *mper)metro. Mediciones Indirectas : En ellas, adems de los datos e&perimentales, se necesita una ley que los relacione con el resultado de la medici'n. E#: medida de +esistencia con %olt)metro y amper)metro. Medici'n del factor de potencia con (olt)metro, *mper)metro y att)metro. Las mediciones directas son m"s r"pidas, menos costosas , pero en #eneral menos e$actas.
Teoría de Errores Errores Absolutos Absolutos y Relativos En la %ida cotidiana, el -om"re, tiende a e&presar el resultado de las mediciones que efecta como si fueran a"solutamente e&actas y li"res de error. Sin em"argo, el estudiante no puede permitirse esta costum"re y de"e desarrollar y afian!ar la con%icci'n de que no solo de"e medirse el %alor de una magnitud utili!ando los m/todos e instrumentos adecuados para el fin a que est destinada la medici'n, sino tam"i/n calcular la cota de error que afecta la e&actitud de la misma, la cual de"e acompa0ar el resultado final de la medici'n.
Error Absoluto %erdadero El o"#eto de toda medici'n, es determinar el %alor de una magnitud, pero de"ido a los errores que ine%ita"lemente se presentan, siempre se o"tiene solamente un %alor apro&imado al %erdadero, que llamaremos %alor medido, m, este %alor medido difiere del %alor %erdadero, %, en un error a"soluto %erdadero, 2%, 2%, que se define como la diferencia alge"raica entre el %alor medido y el %alor %erdadero.
&'v ( 'm - 'v Esta es solamente una ecuaci'n de definici'n, ya que no conocemos el %alor %erdadero de la magnitud 3#ustamente por eso se -ace la medici'n4. En realidad no e&iste un %alor %erdadero, a"solutamente e&acto e in%aria"le de una magnitud f)sica de"ido a la naturale!a discontinua de la materia, y las %i"raciones de los tomos y mol/culas. En consecuencia, la e&presi'n 5error a"soluto %erdadero6 no tiene sentido f)sico.
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%alor %erdadero )onvencional, Error Absoluto Si o"tenido el %alor de una magnitud con un determinado instrumento, %ol%emos a medir esa magnitud pero a-ora con m/todos ms perfeccionados y e&tremando las precauciones a los efectos de reducir al m)nimo las causas de error, podr)amos afirmar que el error que afecta al resultado de esta ltima medici'n puede despreciarse para un prop'sito determinado. *l %alor de la magnitud medida en esas condiciones lo llamamos %alor %erdadero con%encional, %c, o %alor real, r. ;e esta manera a su %e! queda definido el error a"soluto con%encional, 2c.
&'c ( 'm - 'vc Esta ecuaci'n si tiene sentido f)sico, y a este error se lo llama directamente error a"soluto y sim"'licamente 526 representando el grado de incertidum"re con que conocemos el %alor medido o %alor apro&imado.
Error Relativo El error a"soluto por si solo no "asta para indicar la "ondad o calidad de la medici'n efectuada. Por e#emplo un error a"soluto de 1 =m> en l a determinaci'n de la distancia de la tierra a la luna es ms grande que un error a"soluto de 1 =cm> en la medici'n de mi estatura pero es e%idente que la primera medici'n es ms e&acta que la segunda. Por lo tanto se -ace necesario caracteri!ar la e&actitud de una medici'n -aciendo uso del error relati%o que es el cociente entre el error a"soluto y el %alor %erdadero con%encional de la magnitud considerada. e=
Xm− Xvc Xvc
Errores *ruesos o +altas Son los que generalmente se producen por equi%ocaciones o impericia del operador. Por e#emplo: ? Errores de lectura en instrumentos ue poseen varias escalas . El error se produce al -acer la lectura so"re una escala que no corresponde al rango seleccionado. ? Error de c"lculo. Este tipo de error se produce cuando la magnitud a medir se o"tiene por la aplicaci'n de una f'rmula o es la relaci'n entre medidas efectuadas con distintos instrumentos. ? Error de escritura al trasladar los resultados de las mediciones en forma equi%ocada a ta"las o grficas. ? Error de auste del instrumento previo a la medicin . Este tipo de error aparece cuando nos ol%idamos de a#ustar a cero el '-metro de un mult)metro antes de efectuar la medici'n de una resistencia, o cuando no tomamos en cuenta la componente continua de una tensi'n alterna que se mide con un %olt)metro.
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El osciloscopio !escripcin El osciloscopio es un instrumento muy corriente en el la"oratorio de A)sica, de Electricidad y Electr'nica. 7iene forma c'nica con un cuello tu"ular en el que %a montado el ca0'n de electrones. ;escri"iremos sus distintas partes:
El ca/n electrnico $os electrones son emitidos por un ctodo de caldeo, que tiene forma de un cilindro cerrado por un e&tremo mediante una plaquita. Esta placa est recu"ierta por '&idos de "ario y estroncio que emiten un -a! de electrones de alta densidad. El ctodo se calienta mediante un elemento calefactor en forma de -/lice que est contenido en el cilindro. * continuaci'n, y muy pr'&imo al ctodo %iene la re#illa de control que tiene un orificio ms peque0o que la superficie emisora. Una segunda re#illa de control acelera los electrones que -an pasado a tra%/s de la primera re#illa. El siguiente elemento dentro del tu"o, es el denominado nodo de enfoque. Bue tiene forma cil)ndrica con %arios orificios. Ainalmente, tenemos el nodo acelerador. El nodo acelerador *@ est fi#ado a un potencial de %arios miles de %oltios respecto al ctodo. El primer nodo de enfoque *1 funciona a un potencial (< que es apro&imadamente la cuarta parte de *@, (
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Laboratorio I – UI – Parte 1: Instrumentos de Medicion y Errores – Prof. Ing. Martin, Milton cam"iando esta diferencia de potencial, que reci"e el nom"re de tensi'n de polari!aci'n. Formalmente, la re#illa de control +1 funciona a un potencial de @G %oltios negati%os respecto del ctodo.
La pantalla $a pantalla del tu"o de rayos cat'dicos est recu"ierta internamente con una sustancia fosforosa que destella %isi"lemente cuando incide so"re ella un -a! de electrones. Se denomina luminiscencia a una propiedad radiati%a de los s'lidos. $a sustancia "rilla cuando se ilumina con lu! de longitud de onda apropiada o se e&cita por algn otro medio como el c-oque con un -a! de electrones
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Laboratorio I – UI – Parte 1: Instrumentos de Medicion y Errores – Prof. Ing. Martin, Milton contra los "ordes de las placas. la diferencia de potencial entre las placas deflectoras suele ser de G a H8 %oltios.
Controles del Osciloscopio Intensidad.
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Laboratorio I – UI – Parte 1: Instrumentos de Medicion y Errores – Prof. Ing. Martin, Milton @. $)nea. Esta posici'n selecciona al %olta#e de l)nea como se0al de disparo. El disparo de l)nea es til cuando -ay una relaci'n entre la frecuencia de la se0al %ertical de entrada y la frecuencia de la linea. . E&terna.
Ampli0icador de barrido $17 . Este control permite disminuir el tiempo por di%isi'n de una onda de "arrido. Sin em"argo, la reducci'n se logra aumentando una parte de la onda de "arrido en lugar de cam"iar la constante de tiempo de los circuitos internos que la generan. Pendiente de !isparo . Este interruptor determina si el circuito de pulsos en la "ase de tiempo responder a una se0al de disparo con pendiente positi%a o negati%a. 8ivel de !isparo. Selecciona el punto de la amplitud en la se0al de disparo que -ace que d/ principio el "arrido. Acoplamiento. Selecciona el acoplamiento capaciti%o 3c.a.4 o directo 3c.c.4 de la se0al de entrada con el amplificador del osciloscopio. 6erminal para el auste de la onda . 3compensaci'n de la sonda o cali"rador4. Produce una onda cuadrada 3de I o @ L! N G,8 o 1 =(>4 para la compensaci'n de la sonda . Modo de disparo 1. *U7O, permite un disparo normal y da una l)nea "ase en ausencia de alguna se0al de disparo. Se necesita una defle&i'n de G,8 di%isiones para acti%ar el disparo. @. FO+M permite el disparo normal, pero el "arrido se apaga en ausencia de una se0al adecuada de disparo. . 7( da un disparo en el campo de 7( o en la l)nea de 7(.
Presentacin %ertical . Selecciona osciloscopios de do"le tra!o, el tipo de presentaci'n que se presentar en el osciloscopio. 1.
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