instrumentación y ley de ohm

3er informe del Laboratorio de Física III

Instrumentación y Ley de Ohm

Experiencia No 3

1) Objetivos:- Verificar experimentalmente la Ley de Ohm- Identificar la medida de las resistencias mediantes experimentos y

aprender acerca de sus usos.- Aprender amontar circuitos sencillos y medición de Tensión y

corriente eléctrica

- Obtener los datos de voltaje y corriente eléctrica en elementos resistivos con el fin de iniciar el estudio de circuitos simples.

2) Materiales:

Sistema Unitr@in: con el cual podemos tener los instrumentos virtuales para el estudio de la electricidad.

Voltímetro Amperímetro Reóstato Switch Tarjetas de circuitos de resistencias

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3) Fundamento Teórico:

Definimos la corriente eléctrica como el paso de electrones que se transmiten a través de un conductor en un tiempo determinado.

Si se quiere resumir por medio del cálculo los procesos electrónicos que ocurren en

un circuito sencillo de corriente, o en circuitos más complejos, es necesario conocer,

por una parte, la dependencia que existe entre la intensidad de corriente I y la

resistencia R. Esta dependencia está descrita por la Ley de Ohm, que debe su nombre

al famoso físico alemán. Para ello se observará, en primer lugar, el circuito sencillo

de corriente representado anteriormente Ley de Ohm:

La intensidad de corriente I aumenta si aumenta la tensión V y disminuye si

aumenta la resistencia R . Aquí, la intensidad de corriente varía proporcionalmente a

la tensión y de manera inversamente proporcional a la resistencia.

La Ley de Ohm se puede entonces expresar por medio de la siguiente fórmula:

I=VR O V=I ∙R y R=V

I

Nota: Las resistencias para las que es válida la ley de Ohm (esto es, la

proporcionalidad entre la corriente y la tensión) se denomina resistencias óhmicas.

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Los conductores metálicos son, por lo general, resistencias óhmicas, mientras que,

por ejemplo, las resistencias de fluidos conductores no cumplen con la Ley de Ohm.

Los casos que se presentan a continuación tienen como finalidad última construir diagramas serie como el que se ha presentado.

Circuitos serie:

Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente eléctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

Donde Ii es la corriente en la resistencia Ri , V el voltaje de la fuente. Aquí observamos que en general:

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Circuitos Paralelo:

Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica más importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

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Circuito Mixto:

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

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4) Procedimiento:

COMPROBACIÓN ANALÓGICA DE LA LEY DE OHM

Experimento 1

Usando una fuente, voltímetro, amperímetro, reóstato, Switch, conectores y resistencias; formamos un sistema como este. Para ver la variación del voltaje y corriente manteniendo la resistencia constante.

Y anotamos los siguientes datos.

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Tabla 1

V 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.5I 0.1 0.2 0.38 0.65 0.775 0.95 1.4

Experimento 2

Usando el mismo sistema anterior. Observamos nuevamente para evaluar la variación de la corriente y la resistencia manteniendo el voltaje constante.

Tabla 2

V=1

R 2 4 6 8 10 12 14i 0.425 0.2 0.15 0.11 0.075 0.065 0.05

Experimento 3

Usando una fuente, voltímetro, amperímetro, reóstato, Switch, conectores y resistencias; armamos el siguiente sistema; para observar la variación de la diferencia de potencial y la resistencia manteniendo la corriente constante.

Tabla 3

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r 1 3 4 6 8 9 10v 0.25 0.87 0.15 0.67 2.19 2.48 2.64

5) Cuestionario

1. ¿Cuántas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos), indique su mínima y máxima escala en cada uno de ellos.

Amperímetro: Es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. El amperímetro de la experiencia posee 3 escalas. Su lectura es de 0.001 – 0.15 A, 0.02 – 3.0 A y 0.1 – 15 A.

Voltímetro: Es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. El voltímetro de la experiencia posee 3 escalas. Su lectura es de 0.1 – 3 V, 0.5 – 15 V y 0.2 – 10 V.

2. Investigue de qué otra manera se determina el valor de una resistencia (sin código de colores).

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Método del Voltímetro – Amperímetro: Cuando una corriente I circula a través de un conductor cuyos extremos tienen una diferencia de potencial V, la experiencia demuestra que:

I=V / RDonde R es la resistencia del conductor. Esta Ley es conocida como Ley de Ohm, y puede ser usada para calcular la resistencia de un conductor si se conocen la diferencia de potencial y la corriente.

Puente de Wheatstone: Donde Rx es la resistencia desconocida y las demás resistencias son variables y de valor conocido. Se dice que el puente está equilibrado cuando no pasa corriente por el galvanómetro. Se comprueba fácilmente que cuando esto ocurre se tiene la siguiente relación entre las 4 resistencias del puente:

Rx=R 3(R 1/R 2)

Puente de Hilo: Es el mismo fundamento que el del puente de Wheatstone. Para conseguir un ajuste más fino se sustituyen las resistencias R1 y R2 por un hilo resistivo sobre el cual podemos deslizar un cursor conectado al galvanómetro. La resistencia del hilo viene dada por:

R=⍴(l /s)

Donde ⍴ es la resistividad del hilo, l la longitud y s la sección transversal. Expresando las resistencias R1 y R2 de esta forma en la relación obtenida para el puente de Wheatstone, podemos obtener:

Rx=R 3(l1 /l 2)

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3. Grafique en un papel milimetrado e interprete V vs I, usando los valores de la tabla 1 determine el valor de la pendiente de la misma.(Ver gráfico 1)

4. Grafique e interprete V vs I, I vs R y V vs R, en papel milimetrado, y compare los valores encontrados a partir del análisis del gráfico con los valores de R, I y V de las tablas 1, 2 y 3.(Ver gráficos 2, 3 4)

5. Considere una lámpara de aproximadamente 50,5W y por la cual pasa una corriente de 25 mA ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se cumplirá la ley de OHM? Explique.

Por medio de la ley de ohm se deducirá que el voltaje aplicado es:V=I ∙ R

V=25× 10−3 ×50.5

V=1.2625 V

La ley de Ohm se cumple solo en conductores metálicos, por lo tanto la resistencia de la lámpara cumplirá con la ley de Ohm sólo en un intervalo de su variación de voltaje. La ley de Ohm en una propiedad especifica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como es la ley de Gauss.

6. Con respecto a la ley de Ohm podemos decir que:

i) Se cumple en materiales conductores y semiconductores: La ley de Ohm no se cumple para los materiales semiconductores. (F)

ii) La pendiente de la gráfica voltaje vs. Intensidad da como resultado el valor de la resistencia: La grafica Voltaje vs. Intensidad describe una recta cuya pendiente, según la ley de Ohm, corresponde al valor aproximado de la resistencia que gobierna al circuito. (V)

iii) Que ley de matemática que la gobierna es I=V/R y sirve tanto para corriente continua como alterna: La ley de Ohm se cumple tanto para corriente continua, pero no para corriente alterna. (F)

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FVF

6) Conclusiones: Con los aparatos de medición se puede determinar la intensidad, el

voltaje y la capacidad de la resistencia para una correcta instalación

del circuito eléctrico.

La ley de ohm no se cumple para todos los materiales, por ejemplo no cumple

para los semiconductores.

La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, por lo tanto

cuando aumenta la resistencia la corriente baja y viceversa.

La corriente es directamente proporcional al voltaje, por lo tanto cuando

aumenta el voltaje aumenta también la corriente.

La grafica de R versus I tiene pendiente negativa debido a que son

inversamente proporcionales y la gráfica de V versus I, al ser rectificada,

tiene pendiente positiva debido a que son directamente proporcionales.

7) Recomendaciones:

Debemos tener mucho cuidado al momento de hacer las conexiones

puesto que una mala conexión puede averiar cualquiera de los

instrumentos de medición ya sea el voltímetro o el amperímetro.

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