modulo 4- resistividad de un conductor

DEPARTAMENTO DE FISICA LABORATORIO DE FISICA IIUNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE

MODULO 4 RESISTIVIDAD DE UN CONDUCTOR

Concepto: electricidad básica Tiempo: 1h:30

PROPÓSITOEl propósito de esta actividad de laboratorio es:.Medicion de corrientes, voltajes y resistencias en un conductor electricoDemostrar experimentalmente que la resistencia de un conductor depende de la longitud del

mismo, de su sección transversal, del tipo de material y de la temperatura.

EQUIPOS Y MATERIALES NECESARIOSScience Workshop. InterfaceAmplificador de PotenciaComputador Personal1 Sensor de VoltajeSoftware Data StudioTornillo micrometrico

TEORIAResistividad

Se define la resistividad como el grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos a través del material.Se designa por la letra griega rho minúscula () y se mide en ohmios por metro [·m], a veces tambiénen [·m/mm²]. Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de la corrienteeléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indicaque el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

Resistividad de algunos materiales Material Resistividad a 20°C, (10-8 ·m)

Plata 1.59 Cobre 1.70 Oro 2,44 Aluminio 2.82 Tungsteno 5.52 Níquel 7,2 Hierro 9.98 Estaño 12 Acero inoxidable 71,1 Grafito 35.0

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Conductividad eléctricaLa conductividad eléctrica es la facilidad que presenta un medio o espacio físico al paso de

lacorriente eléctrica a su través. Varía con la temperatura. La conductividad es la inversa de la resistividad , por tanto y su unidad es el [m]-1 , o el [S/m] (siemens por metro).

Modelo matemáticoUsualmente para la mayoría de los materiales, la magnitud de la conductividad es la

proporcionalidad entre el campo eléctrico E y la densidad de corriente de conducción J :

Puede ser que la conductividad no sea homogénea ni constante en el medio, con respecto a la direccióndel campo (Ley de Ohm microscópica).

Resistencia de un conductorEl conductor es el encargado de unir eléctricamente cada uno de los componentes de un

circuito. Dado que tiene resistencia óhmica, puede ser considerado como otro componente más con características similares a las de la resistencia eléctrica.

De este modo, la resistencia de un conductor eléctrico es la medida de la oposición que presenta al movimiento de los electrones en su seno, o sea la oposición que presenta al paso de la corriente eléctrica. Generalmente su valor es muy pequeño y por ello se suele despreciar, esto es, se considera que su resistencia es nula (conductor ideal), pero habrá casos particulares en los que se deberá tener en cuenta su resistencia (conductor real).

La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (S ), del tipo de material ( y de la temperatura (T). Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la resistencia viene dada por la siguiente expresión: en la que es la resistividad a la temperatura de 20 ºC (una característica propia de cada material).

Influencia de la temperaturaLa variación de la temperatura produce una variación en la resistencia. En la mayoría de los metalesaumenta su resistencia al aumentar la temperatura, por el contrario, en otros elementos, como elcarbono o el germanio la resistencia disminuye.

Experimentalmente se comprueba que para temperaturas no muy elevadas, la resistencia a undeterminado valor de temperatura t (Rt ), viene dada por la expresión:

dondeRo = Resistencia de referencia a 20°C.= Coeficiente Olveriano de temperatura.

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T= Diferencia de temperatura respecto a los 20°C (t-20).

Ley de Ohm

Una fuente eléctrica al mantener una diferencia de potencial V, en los extremos de una resistencia R, circulara por éste una corriente eléctrica I . En ciertos materiales se cumple la relación

En donde, empleando unidades del Sistema internacional:I = Intensidad en amperios (A)V = Diferencia de potencial en voltios (V)R = Resistencia en ohmios ().

En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la corriente que por él circula, es una cantidad constante, que depende del conductor, denominada resistencia.

PROCEDIMIENTO

Medicion de la resistividad de un conductor, variando el largo del conductor

1.- armar el circuito de la figura

2.- medir el diámetro del conductor (con el tornillo micrometrico), calcular el area de la seccion transversal en m2

3.- utilizando una señal de voltaje rampla positiva con amplitud de 1 volt y frecuencia 0,1 Hz, con detencion automatica a los 10 s, medir la resistencia del conductor para diferentes largos del conductor (utilizar ajuste lineal al graficar V en funcion de i)

4.- Anotar valores en la tabla y graficar R en funcion de L (es lineal?) y mediante ajuste lineal determinar la pendiente y luego la resistividad del conductor

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Análisis de los datosDIAMETRO d

x 10-3 [m]LARGO L

[m]RESISTENCIA R

[ohm]

0,40,50,60,70,80,9

Conclusiones1.- la relacion entre R y L es lineal (si/no) : .2.- La pendiente de la relacion lineal de minimos cuadrados vale m= + [m]3.- La resistividad del conductor vale: = + [m]3.- La condutividad del conductor vale: + [S/m]

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