ley de ohm experimental

7/28/2019 Ley de Ohm experimental

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Resistencia Electrica

Andres Arturo Yanez Guzman

Facultad de CienciasUniversidad Nacional Autonoma de Mexico

5 de Febrero de 2013

Resumen

El el presente trabajo se presenta el desarrollo experimental de la comprobacion de la Ley de Ohm, utilizando uncircuito electrico compuesto por: dos multmetros, una resistencia y una fuente de poder. Al generar una corrienteelectrica para tres distintas resistencias(10,0 ), 99,6() y 992,0()) se midio la diferencia de potencial debidoa la intensidad de corriente y con ajuste de recta fue posible obtener el valor de la resistencia. Se obtuvo un valorexperimental de: 9,982 (0,127)(), para la primera resistencia; 90,820 (0,015) () para la segunda resistencia

y para la tercera se obtuvo un valor de: 942,83 (2,03)().

1. Introduccion

Muchos fenomenos como los relampagos, el funcionamiento de aparatos domesticos, etc se deben a la elec-tricidad. Especficamente la electricidad fue estudiada p or cientficos tales como Ampere, Faraday y Maxwell,todos ellos en el siglo XIX, dando lugar a la teora clasica del electromagnetismo.

Al hablar de electricidad uno de los conceptos fundamentales se refiere a la carga electrica, la carga electricade una partcula representa una propiedad intrnseca, la cual se manifiesta en atracciones y repulsiones conotras partculas.

La carga mnima posible corresponde al electron, la cual es: 1, 602 x 1019C, siendo Coulombs(C) la unidadpara cuantificar la carga electrica. La ley de coulomb describe la interaccion que existe entre cargas electricas.

La Intensidad de corriente electrica representa el flujo de carga por unidad de tiempo, tal como se muestraen la figura 1. La intensidad de corriente electrica representa una magnitud fundamental en el SI y sus unidadesson los Amperes= A= C

s.

Figura 1: Representacion de la intensidad de corriente

Ley de Ohm

La ley de Ohm establece que la intensidad del flujo de corriente que circula por un circuito cerrado esdirectamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia de la cargaque hay conectada;

V= RI (1)

Siendo la diferencia de potencial el trabajo realizado por un campo electrico para mover una carga positiva

hacia el centro del sistema de referencia del campo y con unidades de (V)volts, la resistencia electrica R en()Ohms y (A)Amperes para intensidad de corriente.

Los objetivos para el presente experimento fueron: Aprender el funcionamiento y manejo de diversos instru-mentos y aparatos del Laboratorio de Electromagnetismo, ademas de verficar la Ley de Ohm experimentalmente.

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Laboratorio de Electromagnetismo

2. Diseno Experimental

Para identificar los diferentes instrumentos y aparatos a utilizar en el Laboratorio y medir experimental-mente la resistencia se ocupo una fuente de poder(marca:Imac, modelo: FP-BLAB), la cual fue conectada a unmultmetro digital(marca: Radioshack, modelo: 22-812) el cual fue utilizado como voltmetro y a un multmetroanalogico(marca: Mitzu, modelo: MP-5000), el cual fue utilizado como ampermetro. El dispositivo fue armadode acuerdo al diagrama mostrado en la figura 3 y de acuerdo a la figura 4.

Figura 2: Diagrama de un circuito electrico

Figura 3: Dispositivo de experimentacion

Se calculo ademas la intensidad de corriente maxima que podia soportar cada una de tres resistencias,utilizando la relacion (3). Posteriormente se genero una corriente electrica con la fuente de poder en el circuitoy se ajusto utilizando el multmetro analogico, se midio la diferencia de potencial con el multmetro dgital, elproceso se repitio para las dos resistencias restantes.

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3. Resultados

La tabla (1) muestra los resultados experimentales de la resistencia electrica y la intensidad de corrientemaxima para cada resistencia.

*Para determinar el tipo y calculo de la incertidumbre asociada a cada tabla vease Apendice A

# Resistencia () Intensidad de corriente maxima (A)1 10,00 (0,04) 0,310 (0,001)2 99,60 (0,39) 0,100 (0,001)3 992,00 (2,97) 0,031 (0,001)

Cuadro 1: Resistencia experimental e intensidad de corriente para cada resistencia

Resistencia de 10,0

Al generar la corriente electrica en el circuito con la resistencia de 10,0 se obtuvieron los resultados dediferencia de potencial mostrados en la tabla (2) y en la grafica de la figura (4). La tabla (3) muestra losparametros del ajuste de recta a los puntos realizado con Origin.

Intensidad de Corriente (A) Diferencia de Potencial (V)0,05 (0,001) 0,489 (0,002)0,10 (0,001) 0,996 (0,004)0,15 (0,001) 1,474 (0,006)0,20 (0,001) 1,980 (0,006)

0,250 (0,001) 2,530 (0,008)0,300 (0,001) 2,961 (0,009)

Cuadro 2: Mediciones de Diferencia de Potencial, Resistencia de 10,0 ()

Figura 4: Diferencia de potencial vs intensidad de co-

rriente, resistencia de 10,0 ()

Parametro ValorPendiente (m) 9,982 (0,127)()

Ordenada (b) 0,000 (0,024)(V)

Cuadro 3: Parametros de ajuste de recta

Resistencia de 99,6 ()

Respecto a la resistencia de 99,6 se obtuvieron los resultados de diferencia de potencial mostrados en latabla (4) y en la grafica de la figura (5). La tabla (5) muestra los parametros del ajuste de recta a los puntosrealizado con Origin.

Intensidad de Corriente (A) Diferencia de Potencial (V)0,02 (0,001) 1,617 (0,005)0,04 (0,001) 3,352 (0,01)0,06 (0,001) 5,17 (0,016)

0,08 (0,001) 7,09 (0,021)0,1 (0,001) 8,83 (0,027)




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Figura 5: Diferencia de potencial vs intensidad de co-rriente, resistencia de 99,6 ()

Parametro ValorPendiente (m) 90,820 (0,016)()Ordenada (b) -0,234 (0,001)(V)


Resistencia de 992 ()

Para la resistencia de 992 se obtuvieron los resultados de diferencia de potencial mostrados en la tabla (6)y en la grafica de la figura (6). La tabla (7) muestra los parametros del ajuste de recta a los puntos realizadocon Origin.

Intensidad de Corriente (A) Diferencia de Potencial (V)0,005 (0,001) 1,617 (0,005)0,010(0,001) 3,352 (0,01)0,015 (0,001) 5,17 (0,016)0,020(0,001) 7,09 (0,021)0,025 (0,001) 8,83 (0,027)0,030 (0,001) 28,10 (0,019)


Figura 6: Diferencia de potencial vs intensidad de co-rriente, resistencia de 992,0 ()

Parametro ValorPendiente (m) 942,83 (2,03) ()Ordenada (b) -0,301 (0,021) (V)




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4. Discusion

Para la resistencia de 10,0 se obtuvo un error relativo de 0,18 % y se observa que el valor de 9,982 () caefuera de la incertidumbre asociada a 10,0 (), esto se debe a que la incertidumbre fue asignada a partir de laresolucion del multmetro analogico y no con el uso del manual, este detalle pudo modificar el hecho de que lael valor medido cayera dentro del rango de incertidumbre.

Respecto a la resistencia de 99,6 () el error relativo corresponde a 8,18 % y el valor medido cae fuera de

la incertidumbre, lo que sugiere que la medicion no fue precisa. Para esta medicion hubo varios factores, dadoque no se pudo obtener una buena lectura del ampermetro y la fuente de poder aunque funciono no estaba enbuenas condiciones.

Para la ultima resistencia correspondiente a 992,0 () se obtuvo un error relativo de 4,95 %, pero el valorexperimental cae fuera de la incertidumbre, al igual que en las dos resistencias anteriores se puede atribuir ladiferencia a distintos factores, sin embargo ahora la magnitud crece 10 veces respecto a la anterior resistencia,lo que sugiere que la incertidumbre seria mayor.

Se observa que la medicion de mayor precision fue la primera pues el error es mnimo, ademas se aprecia quetodas las graficas son lneas rectas, lo cual corresponde a una relacion lineal tal y como lo dice la relaci on (1).

5. Conclusiones

Se obtuvo un valor experimental de 9,982 (0,127)(), con un error de 0,18 % respecto al valor teorico de10,0 (), para la primera resistencia.

Para la segunda resistencia se obtuvo: 90,820 (0,015)(), con un error de 8,18 % respecto al valor teorico de99,6 ()

Se obtuvo ademas un valor de: 942,83 (2,03)(), con un error de 4,95 % respecto al valor teorico de 992,0() para la tercera resistencia.

Con lo que se comprobo la ley de Ohm.

Referencias

[1] Purcell, E. Electricity and magnetism, Berkeley Physics Course V. II, Mg Graw Hill 1965

[2] Halliday D., et. al. Fundamentals of physics, 8 ed, John Wiley 2008

[3] Miranda, J. Evaluacion de la incertidumbre en datos experimentales, Instituto de Fsica 2000

[4] Oda, B. Introduccion al analiss grafico de datos experimentales, Las prensas de ciencias 2005



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Apendice A. Incertidumbres

Medicion de Diferencia de Potencial

Para la tabla (1) se ocupo la incertidumbre tipo B asociada al multmetro digital para Resistencia e Intensidadde corriente, la cual corresponde a: 0,4% 4 en el ultimo digito.

Para las tablas (2), (4) y (6) se utilizo una incertidumbre Tipo B para la diferencia de potencial, la cual fue

encontrada en el manual del multmetro digital (RADIOSHACK) y corresponde a:

0,3%

4 en el ultimodigito. Respecto al multmetro analogico, donde se midio la intensidad de corriente no se localizo el manual, porlo que se asocio la resolucion de (0,001 A) para la incertidumbre tipo B.

Respecto a las tablas (3), (5) y (7), se utiliz o el error asociado al ajuste de rectas por mnimos cuadradosque da el programa Orgin, como incertidumbre tipo B.


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