Universidad Autnoma de Occidente Facultad de Ciencias Bsicas Departamento de Fsica

Prctica: Ley de Ohm Profesores: Alexander Osorio Caicedo y Mnica Mara Rico Revisin por: Mnica Mara Rico 2015-01

Ley de Ohm Objetivo

Verificar experimentalmente la ley de Ohm.

Emplear la ley de Ohm para determinar valores de resistencias equivalentes en configuraciones en serie y en paralelo.

Fundamentacin

Su sistema nervioso depende de corrientes elctricas, y todos los das Ud. usa muchos dispositivos que funcionan gracias a corrientes elctricas, es decir, cargas en movimiento a travs de un circuito.

Un circuito elctrico es un trayecto continuo que permite el movimiento de los portadores de carga, que generalmente son los electrones, los cuales viajan desde la parte negativa de una fuente de voltaje hasta el terminal positivo de la fuente.

La corriente que fluye a travs del circuito puede usarse para realizar un trabajo, como por ejemplo para obtener luz, calor, movimiento y muchas otras cosas.

Cuando se trabaja con circuitos elctricos es necesario conocer con gran precisin la relacin entre la corriente y el voltaje al usar un determinado dispositivo. Esta relacin puede encontrarse obteniendo experimentalmente la curva caracterstica corriente voltaje del dispositivo. A partir de ella puede establecerse la frmula matemtica que nos permitir posteriormente predecir el funcionamiento del circuito.

Para algunos dispositivos, esta relacin entre la corriente y el voltaje est dada por la ley de Ohm. Otros, en cambio, no se comportan segn este modelo.

En esta prctica encontrar la relacin entre la corriente y el voltaje de dos resistores, dispuesto en circuitos individuales, y en configuraciones en serie y en paralelo.

Preinforme

Para la realizacin de esta prctica es imprescindible que tenga un conocimiento bsico sobre algunos aspectos. El instructor evaluar este conocimiento solicitando un pre-informe (individual o grupal) o a travs de una prueba corta antes de iniciar la prctica.

1. Qu es la ley de Ohm? D ejemplos de materiales y dispositivos hmicos y no hmicos.

2. Use la ley de Ohm para determinar la resistencia equivalente para una configuracin de resistencias en serie y en paralelo.

Universidad Autnoma de Occidente Facultad de Ciencias Bsicas Departamento de Fsica

Prctica: Ley de Ohm Profesores: Alexander Osorio Caicedo y Mnica Mara Rico Revisin por: Mnica Mara Rico 2015-01

Equipo Requerido

Interfaz Universal 850 Sensor de voltaje

Cables de conexin Resistencias de diferentes valores (52 hasta 330 )

Multmetro digital

Procedimiento

Parte I Montaje de los circuitos Una vez realice la configuracin de la interfaz y el sensor, detalladas en la parte II, siga el procedimiento de toma de datos para cada una de las configuraciones que se indica en las figuras.

Use el multmetro para medir la resistencia de los resistores. Esto debe hacerse antes de armar el circuito.

Nota: el voltmetro de la figura es el sensor de voltaje. La fuente de voltaje y el sensor de corriente estn integrados al generador de seal de la interfaz.

1. Resistencias individuales. Realice la conexin del circuito que se esquematiza en la figura, para cada una de las resistencias suministradas.

2. Resistencias en serie.

3. Resistencias en paralelo.

V

A

5,0 V

A

5,0 V

V

V

A

5,0 V

Generador de Seal

Generador de Seal

Generador de Seal

Universidad Autnoma de Occidente Facultad de Ciencias Bsicas Departamento de Fsica

Prctica: Ley de Ohm Profesores: Alexander Osorio Caicedo y Mnica Mara Rico Revisin por: Mnica Mara Rico 2015-01

En este experimento usted puede variar el voltaje a travs de la resistencia introduciendo usted mismo estos valores (Parte IIa) o a travs de una seal de voltaje variable en el tiempo (Parte IIb). Pregunte a su profesor cul de los dos procedimientos llevar a cabo. Parte II. Configuracin de la interfaz y el sensor 1. Conecte la interfaz Universal 850 al computador y encindala.

2. Conecte el sensor de voltaje a uno de los canales analgicos de la interfaz (A, B o C).

3. Ejecute el programa Capstone. En la barra de men izquierda, seleccione la opcin Configuracin de hardware. En la interfaz virtual instale el sensor de voltaje en el mismo canal donde fue conectado fsicamente. Adicionalmente haga clic en el generador de seal y active la opcin sensor de voltaje-corriente de salida.

Parte IIa. Introduciendo los valores de voltaje manualmente. 4. Para configurar el generador de seal, vaya a esta opcin (barra de men izquierda). Seleccione 850 salida 1,

luego vaya a la opcin Forma de onda: CC. Posteriormente, en la opcin Voltaje de CC lleve el valor a -5.0 V. Por ltimo haga clic en la opcin Automtico.

5. Cree un grfico corriente de salida vs. voltaje verificando que sea el voltaje registrado por el sensor. (Recuerde que es conveniente reemplazar los nombres de las grficas y ensayos por unos que hagan referencia a los datos registrados.

Toma de datos introduciendo los valores de voltaje manualmente.

6. En la opcin Modo continuo que se encuentra en la barra de men inferior, seleccione Mantener modo.

Despus haga clic en Vista previa y posteriormente en Mantener muestra. Esto registrar el primer valor de voltaje escrito en el punto 4 (Parte IIa).

7. Vaya nuevamente a la opcin generador de seal (si desea puede dejar esta ventana abierta y reducir el tamao del grfico para que pueda observar los datos que se van registrando) y cambie el valor de voltaje a -4.5 V y luego haga clic en Mantener muestra. Contine cambiando el voltaje en pasos de 0.5 V hasta llegar a 5.0 V y detenga la medida.

8. Registre los resultados para las diferentes configuraciones en el mismo grfico.

Parte IIb. Variacin del voltaje con una seal variable en el tiempo. 1. Para configurar el generador de seal, vaya a esta opcin (barra de men izquierda). Seleccione 850 salida 1,

luego vaya a la opcin Forma de onda: Rampa positiva, y por ltimo seleccione Tipo de barrido: Apagado. La frecuencia empleada se define en trminos del tiempo que el profesor indique para tomar los datos. (Por ejemplo: una frecuencia de 0,10 Hz corresponde a un perodo de la seal de 10 segundos).

2. Elija una amplitud de 10 V. En la opcin Compensacin coloque un valor de -5 V. (ver Anexo)

3. Haga clic en la opcin Automtico.

4. Vaya a Condiciones de grabacin (barra de men inferior), haga clic en Condicin de detencin, luego en Tipo de Condicin y seleccione Basada en tiempo. luego haga clic en Tiempo de grabacin y coloque el tiempo correspondiente a un poco menos de medio perodo. (Para el ejemplo anterior se us 4,9 s)

Universidad Autnoma de Occidente Facultad de Ciencias Bsicas Departamento de Fsica

Prctica: Ley de Ohm Profesores: Alexander Osorio Caicedo y Mnica Mara Rico Revisin por: Mnica Mara Rico 2015-01

5. Cree un grfico corriente de salida vs. voltaje verificando que sea el voltaje registrado por el sensor. (Recuerde que es conveniente reemplazar los nombres de las grficas y ensayos por unos que hagan referencia a los datos registrados.

Toma de datos variando el voltaje con una seal variable en el tiempo.

1. Haga clic en el botn Grabar. El generador de seal comenzar a funcionar, si est en la opcin Automtico.

2. Registre los resultados para las diferentes configuraciones en el mismo grfico.

Anlisis

1. A partir de los grficos determine si los dispositivos empleados obedecen la Ley de Ohm.

2. Obtenga las resistencias de las resistencias individuales a partir del grfico. Explique cmo obtuvo este resultado. Reporte los valores de resistencia con sus incertidumbres absoluta y relativa .

3. Compare las resistencias obtenidas por este mtodo con el valor ledo en el multmetro. Calcule el error relativo para estas resistencias.

4. Repita el punto 2 para las configuraciones en serie y en paralelo.

5. Compare las resistencias equivalentes en serie y paralelo con los valores individuales.

Bibliografa

Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hugh D. Young, Roger A. Freedman. Fsica Universitaria con Fsica Moderna, volumen 2. Undcima edicin, Pearson Educacin, Mxico, 2005.

PASCO. Activity P48: Ohms Law (Power Output). P48 Ohms Law.doc

Universidad Autnoma de Occidente Facultad de Ciencias Bsicas Departamento de Fsica

Prctica: Ley de Ohm Profesores: Alexander Osorio Caicedo y Mnica Mara Rico Revisin por: Mnica Mara Rico 2015-01

Anexo

En la parte Ib, el circuito empleado en esta prctica est alimentado por una seal Rampa Positiva. La seal Rampa Positiva que entrega el generador de seal tiene la forma que se muestra en la figura 1a.

Figura 1a

Aqu se observa una seal con una amplitud de 10 V y un perodo de 10 s. Su valor inicial es cero, despus de medio perodo, llega a 10 V y desciende abruptamente para iniciar nuevamente en -10 V. Luego se repite. (Los valores de amplitud y frecuencia son introducidos por el usuario).

En la prctica se requieren valores positivos y negativos de voltaje, por esta razn es necesario correr el inicio de la seal del generador con la opcin Compensacin y el valor establecido es de -5 V. Esto produce un corrimiento de la seal pero la pendiente de la rampa sigue siendo la misma. De esta manera la seal iniciar en -5 V y seguir en forma continua hasta 5 V, obteniendo una seal como la que se muestra en la figura 2a.