Principios de análisis instrumental

El VD señala la caída de voltaje en Rx cuando la corriente 1 51 d pasa por el resistor. Por ejemplo, si la corriente estándar es 0.0100 A, entonces la lectura de un VD de 0.945 V da una medición de resistencia de 0.945 V/0.0100 A = 94.5 D. Una vez más, solo se recorre el punto decimal para obtener una lectura directa de la resistencia. Los MD completos con la capacidad de dar lecturas de corriente, voltaje y resistencia se pueden conseguir por poco más de 30 dólares. Los instrumentos más complejos, con característi– cas como selección automática del intervalo, prueba de semicon– ductores y capacidades de ca se pueden comprar con menos de 100 dólares. Errores de carga en las medidas de voltaje Cuando se utiliza un medidor de voltaje, el instrumento perturba el circuito de tal manera que introduce un error de carga. Esta situación no es privativa de las medidas de voltaje. De hecho, es un ejemplo de la limitación fundamental de cualquier medida física . Es decir, el proceso de medición inevitablemente trastorna el sistema de interés de modo que la cantidad que se mide en rea– lidad difiere de su valor antes de la medición. Este tipo de errores nunca se eliminan por completo, pero con frecuencia se pueden reducir a niveles insignificantes. La magnitud del error de carga en las mediciones de voltaje depende de la relación entre la resistencia interna del medidor y la resistencia del circuito en estudio. El porcentaje de error de carga relativo E, asociado con el voltaje medido VM de la figura 2.4a está dado por V,'vl -V,. E = ---· X 100% r V,. donde Vx es el voltaje verdadero de la fuente . Aplicando la ecua– ción 2.11 para un divisor de voltaj e, se puede escribir ( R ) V =V M M X R + R 1\ll S Al sustituir esta ecuación en la anterior y reacomodar los térmi– nos se obtiene R, E =- X 100% r RM + R, TABLA 2.1 Efecto de la resistencia del medidor en la exactitud de las medidas de voltaje (véase la figura 2.4a) (2.19) Resistencia Resistéóci<i \.\;g:~":;·. ,:·.::,~:.;:.;;·~Errort., ' -~~--.'"·:¡"i'S><.Y~~~~~r~)'l";';~- • f ..., .. • '' ..... ~~~ ... - ... ~· .... del medidor de la fue~~e :',.:~:~·:~·~.~~~',¿·:~~¿c~f:iq-:~1~~~·~ RwO R.;~,~:_::: ~-~~·(~ 5 ~(::~<{~_{;~~'f.~~ 10 20 0.50 -67 50 20 2.5 -29 500 20 25 -3.8 1.0 X 10 3 20 50 -2.0 1.0 X 10 4 20 500 -0.20 ))) 2A Circuitos de corriente directa y mediciones 29 La ecuación 2.19 muestra que el error de carga relativo disminuye más cuando la resistencia del medidor RM se vuelve más grande en relación con la resistencia de la fuente R,. En la tabla 2.1 se ilus– tra este efecto. Los multímetros digitales poseen la gran ventaja de tener resistencias internas muy altas de 10 8 a 10 12 n, por tanto se suelen evitar así los errores de carga, excep to en los circuitos cuyas res istencias son mayores de 10 6 D. A menudo, es el divi– sor de voltaje de entrada del multímetro digital el que determina la resis tencia de entrada efectiva, y no la resistencia inherente del medidor. Un ejemplo importante de un error de carga puede ocurrir al medir el voltaje de los electrodos de vidrio para medir pH, cuya resistencia va de 10 6 a 10 9 O o más. Instrumentos como el medidor de pH y el medidor de plan deben tener entradas de resistencia muy altas para protegerse contra errores de carga de este tipo. Errores de carga en las mediciones de corriente Como se detalla en la figura 2.4b, al medir la corriente se intro– duce en el circ uito un resistor pequeño estándar y de alta pre– cisión con una resistencia Rstd· Si esta resistencia está ausente, la intensidad de la corriente en el circuito sería 1 = V!RL. Con la resistencia Rstd en su lugar, sería 1~. 1 = V!(RL + R, 1"). Por tanto, el error de carga está dado por: I - 1 E =~X 100% r I,. V V (RL + Rstc 1) R 1 -------· X 100% V RL Esta ecuación se simplifica en (2.20) En la tabla 2.2 se ve que el error de carga en la medición de la corriente se vuelve más pequei1o a medida que la relación entre Rstcl y RL se hace menor. rfv)1 Simulación: Aprenda más acerca de Los multímetros _L!...J __ digitales y carga en www.tinyurl.comjskoogpia7 * 'Este material se encuentra disponible en inglés. TABLA 2.2 Efecto de la resistencia del resistor estándar Rstd en la exactitud de la medición de corriente (véase figura 2.4b)