COMPORTAMIENTO DE LA CORRIENTE ELCTRICA A CAUSA DEL VOLTAJE APLICADO Y LA RESISTENCIA

Fuentes Sierra Germn1*. ; Gonzlez Locarno Mara C1.; Salinas Brigante Cherilyn A1.; Reyes Cervantes Sandra P1.; Urzola Oyola Daniela1.1Estudiantes De IV Semestre, Ingeniera Qumica.Facultad de Ingeniera, Universidad del Atlntico, Puerto Colombia, 2014-II.*Director del Grupo de laboratorio.21/11/2014_________________________________________________________________________

RESUMEN

En el presente informe, hacemos una breve explicacin de la experiencia de laboratorio realizada anteriormente, y en cual se analiz el efecto de aplicar un voltaje a un circuito de resistencia R constante y adems, el efecto de variar la resistencia de ste mismo sistema manteniendo constante el voltaje; con esto se quera establecer la relacin entre voltaje y corriente elctrica cuando la resistencia permanece constante, y as mismo comprobar la relacin entre resistencia y corriente elctrica cuando el voltaje permanece constante. Para este experimento de hizo uso de un circuito que const de una FEM, una resistencia, un ampermetro y un voltmetro, tomando como datos los valores que registra el ampermetro cuando el voltaje permanece constante, y por otra parte cuando la resistencia permanece constante.________________________________________________________________________________

INTRODUCCION

Cuando se aplica un voltaje (diferencia de potencial) entre los extremos de un conductor metlico, se encuentra que la corriente en el conductor es proporcional al voltaje aplicado; es decir: . Si la proporcionalidad es exacta, podemos escribir , donde la constante de proporcionalidad R recibe el nombre de resistencia del conductor. De hecho, definimos esta resistencia con la razn del voltaje entre los extremos del conductor a la corriente que el mismo transporta:

Las unidades SI de resistencia son volts sobre ampere, u ohm (); 1 = 1 V/A.En algunos conductores, de ciertos materiales, cuando se aplica una diferencia de potencial V, entre sus extremos, la resistencia R del conductor no vara dentro de cierto rango de valores para la diferencia de potencial. EL grfico de la corriente I en funcin del voltaje es una lnea recta. Entonces se puede escribir:

Esta es la llamada Ley de Ohm, y se puede notar que R se mantiene constante. Los materiales que obedecen la ley de Ohm se denominan hmicos. Hay otros conductores en los cuales la resistencia no se mantiene constante al variar los voltajes; en algunos de ellos aumenta y en otros disminuye. Decimos entonces que estos materiales son no hmicos, como por ejemplo un diodo al vaco.Las variables que intervienen en dicha ley son:Voltaje: se define como la energa por unidad de carga que necesita un electrn para moverse de un bajo a un alto potencial, y su unidad es el voltio (V). Al voltaje tambin se le conoce como potencial, diferencia de potencial, f.e.m. y cada de voltaje.Corriente: es el desplazamiento de cargas elctricas o flujo de electrones por un circuito, y su unidad es amperio (A) y se simboliza con la I. Esta no puede existir por s misma, debe haber un camino cerrado por el que pueda circular; la corriente puede controlarse por la tensin y por la resistencia en un circuito. La corriente se produce cuando la diferencia de potenciales elctricos (voltaje) son aplicados a una carga. [1] La resistencia de un conductor hmico es proporcional a su longitud, l, e inversamente proporcional a su rea de seccin transversal, A. es decir,

Donde a la constante de proporcionalidad, se le conoce como la resistividad del material. Todo material tiene una resistividad caracterstica que depende de su estructura electrnica y de la temperatura. Los buenos conductores elctricos tienen resistividades muy pequeas, y los buenos aisladores tienen resistividades muy grandes. La ecuacin (3.0) muestra que la resistencia de un conductor cilndrico es proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su rea de seccin transversal. Esto es anlogo al flujo de un lquido en un tubo. A medida que la longitud del tubo aumenta, la resistencia al flujo del lquido crece en virtud de una ganancia de friccin entre el fluido y las paredes del tubo. A medida que su rea de seccin transversal aumenta, el tubo puede transportar ms fluido en un intervalo de tiempo dado, por lo cual su resistencia disminuye.La resistividad (y, por tanto) de un conductor depende de varios factores, y uno de los ms importantes es la temperatura del metal. En la mayor parte de los metales, la resistividad aumenta con la temperatura, es decir, la resistividad aumenta de forma aproximadamente lineal con la temperatura en un intervalo de temperatura limitado, segn la expresin:

Donde es la resistividad a cierta temperatura, T (en grado Celsius); es la resistividad a una temperatura de referencia; y es un parmetro conocido como coeficiente de temperatura de la resistividad. [2]Por otro lado, debido a que la resistencia de un conductor con seccin transversal uniforme es proporcional a la resistividad, de acuerdo con la ecuacin 3, la variacin de la resistencia con la temperatura se puede escribir como:

METODOLOGIA

Para la realizacin de esta experiencia fue necesario utilizar un montaje que permitiera analizar el efecto de variar el voltaje y la resistencia de un sistema.

El sistema empleado para la experiencia cont con un circuito en el cual se coloc un ampermetro en serie con la resistencia y un voltmetro en paralelo con sta.El circuito a su vez, estaba conectado a una fuente de alimentacin, la cual nos proporcionaba un voltaje que en cada caso podamos variar segn lo que se deseaba observar.

Imagen n1: Circuito trabajado.

La experiencia de dividi en tres partes:

En una primera parte de la experiencia se vari voltaje del circuito desde la fuente de alimentacin, y as con el ampermetro se meda la corriente a travs de la resistencia.En la segunda parte se utiliz un bombillo en vez de una resistencia, y as, variando el voltaje, se midi la corriente a travs del circuito con el ampermetroEn la tercera parte se hizo variar la resistencia en el circuito, manteniendo el voltaje constante, midindose la corriente a travs del circuito.

ANLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIN

Los resultados y observaciones obtenidas en la experiencia, se encuentran tabuladas a continuacin: Resistencia = 470

Voltaje (V)Corriente (mA)

0.330.7

0.741.6

1.282.7

1.533.3

2.044.4

2.555.5

3.176.8

3.738.0

4.158.9

4.6910.1

Tabla n1. Datos de la corriente para una resistencia constante y voltaje variable.

Grfica n1: Corriente en el circuito como funcin del voltaje.

En la tabla n1 se muestran los resultados obtenidos al realizar el experimento para el caso donde el voltaje aplicado al circuito variaba y la resistencia se mantena constante. El anlisis de estos datos nos permite analizar completamente las dependencias por la ecuacin (1) en lo que se refiere al comportamiento de la corriente elctrica con el voltaje aplicado. Se puede observar que a medida que el voltaje aumentaba la corriente iba aumentado, con lo cual se poda prever que, al tabular y graficar la corriente en funcin del voltaje (tabla 1 y grfica 1) se obtendra una lnea recta, lo cual es sinnimo de variacin directamente proporcional; esto nos lleva a concluir que el resistor es de tipo hmico.A partir de esto se tiene la siguiente relacin:

Se puede advertir entonces que, para las condiciones de trabajo del primer circuito, en ste ltimo el corriente del mismo es directamente proporcional al voltaje aplicado, lo cual tiene que ver con el enunciado de la Ley de Ohm que establece que la intensidad de la corriente I que circula por un conductor es proporcional a la diferencia de potencial que aparece entre los extremos de tal conductor.

Bombilla

Voltaje (V)Corriente (mA)

0.5940.3

1.1659.4

1.5971.8

2.0282.9

2.5095.3

3.25111.1

3.75121.4

4.25130.6

4.71139.1

5.19147.2

Tabla n2: Datos de la corriente para un bombillo y voltaje variable.

Grfica n2: Corriente a travs del bombillo como funcin del voltaje.

En la tabla n2, se observan los datos recogidos de la segunda configuracin del circuito, es decir, se coloc un bombillo en vez de una resistencia, variando el voltaje. Se observ que a medida que el voltaje aplicado aumenta, el bombillo emite ms luz. Sin embargo, como es mostrado en la grfica n 2, se observa un comportamiento no hmico al ser una grfica no lineal, es decir, no posee una pendiente constante, lo que indica que la relacin entre voltaje y corriente no es constante. Por lo tanto, podemos afirmar que la resistencia vara al ser un material no hmico.

Voltaje =

Resistencia ()Corriente (mA)

10049.2

15033.5

22022.6

33015.3

47010.7

7007.2

10005.1

12204.1

13703.7

14703.4

Tabla n3: Datos de la corriente para determinada resistencia y voltaje fijo.

Grfica n3. Corriente en el circuito como funcin de la resistencia. (Tabla 3)

En la tabla n3 se observan los datos recogidos de la tercera configuracin del circuito, para la cual se mantuvo el voltaje del circuito constante, variando esta vez las resistencias en el mismo. En este momento de la experiencia, se observ que, sin variar el voltaje, la intensidad de corriente en el circuito disminua cuando se aumentaba la resistencia. Esto se debe, a la relacin descrita en la ley de Ohm, que enuncia que, la intensidad que circula por un circuito vara en forma inversamente proporcional a la variacin de la resistencia, es decir, cuando lo que aumenta o disminuye es la resistencia, entonces la intensidad de corriente tambin lo hace, pero a la inversa.. En la tabla 3 y la grfica 3 se muestran los datos de la grfica de resistencia contra corriente, la cual general la siguiente ecuacin:

Donde la pendiente representa el valor de la diferencia de potencial.

CONCLUSIONES

Al finalizar la experiencia, luego de analizar los datos obtenidos, podemos concluir en esta experiencia que al mantener un circuito con la resistencia constaste y el voltaje variable, la corriente del circuito es directamente proporcional segn su grfica. Y para un sistema manteniendo el voltaje constante y variando su resistencia vemos que la corriente es inversamente proporcional a la resistencia.

Por medio de grficas, podemos ver el comportamiento de un conductor al variar el voltaje, y afirmar si es un material hmico o no hmico.Para un material hmico, la pendiente entre voltaje y corriente fsicamente tienen el significado de ser la resistencia ya que obedece a la Ley de Ohm

BIBLIOGRAFIA

[1]Fernand Lanore. Fundamentos de ingeniera elctrica. Pginas: 13 Consultado el 14 de noviembre del 2014 en: http://books.google.com.co/books?id=h834mWPeSIkC&pg=PA13&dq=ley+de+ohm&hl=es&sa=X&ei=i8ZmVJfQCcuqgwTD1YLIAw&ved=0CFMQ6AEwCQ#v=onepage&q=ley%20de%20ohm&f=false

[2]Raymond A. Serway, Jerry S. Faughn. Fsica universitaria, volumen 2. Cuarta Edicin. Pearson Educacin, 2001. Pginas 561-564