Experimento 6. Potencia Electrica

 

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)

Laboratorio Física (III) Tema: Potencia Eléctrica Grupo: 2 Integrantes: • Sanchez Cutire Wilder Andres – 20190057 • Jesús Joel Espinoza Francia – 18190137

2021 EXPERIENCIA N° 06

 

POTENCIA ELÉCTRICA

1. OBJETI OBJETIVOS VOS:: ●

Mostrar que la potencia eléctrica como función del voltaje y de la corriente, calculando y midiendo la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje.

●

Determinar que la resistencia de un filamento de una lámpara varía con la temperatura.

●

Verificar que la resistencia del filamento (foco (foco)) no varía linealmente co conn el voltaje aplicado.

2. MATERIAL MATERIALES: ES: ●

Caja de resistencias

●

Voltímetro

●

Amperímetro

●

Fuente de cc

●

Conexiones

●

Llave o switch

●

Reostato

3. FUNDAMENTO FUNDAMENTO TEÓRICO: TEÓRICO:

 

Trabajo y energía eléctrica de un circuito Existe la diferencia de potencial eléctrico, debido que una carga “q” recorre por un conductor  desde un punto a otro, esto sucede gracias al campo eléctrico, este campo se encarga de realizar  un trabajo eléctrico para poder transportar la carga de un punto a otro.

△ =  −  = 



− (→) 



Si consideramos la intensidad, el trabajo eléctrico también se puede expresar de la siguiente forma:  =  . . △ 

El trabajo eléctrico puede ser expresado tanto como Julios(J) o en kilovatios por hora(kWh): 6

1 kWh = 3. 6 × 10 J

Potencia de la corriente eléctrica La potencia eléctrica puede pued e ser medida en vatios o W Watts, atts, esta nos muestra la cantidad máxima de luz o electricidad que se tiene disponible en un circuito o en una instalación eléctrica en un determinado momento. La potencia eléctrica(Pe) puede puede definirse definirse como: como:  = 







Podemos reemplazar la expresión del trabajo eléctrico, así nos deja que:  =  . △ 

2

Se puede conseguir potencia disipada en la resistencia si aplicamos la lley ey de Ohm:  =  . 

Ley de Joule y corriente eléctrica

 

Como fue mencionado anteriormente la energía eléctrica se puede cambiar por otro tipo de energía, pero en este proceso se pierde cantidad de energía como calor. La ley de Joule demuestra la relación que hay entre el calor que genera una corriente eléctrica que fluye a través del conductor. Es decir relaciona la corriente, la resistencia y el tiempo 2

mediante esta fórmula:  =  ×  ×  ●

Q es la cantidad de calor expresado en Julios (J), puede expresarse en calorías(cal) transformando los Julios(1J = 0.24cal.)

●

I = corrien corriente te el eléctric éctricaa

●

R = resiste resistencia ncia el eléctric éctricaa

●

t = tiempo

4. PROCEDIMIENT PROCEDIMIENTO O Y DATOS: DATOS:

 

EXPERIENCIA #1: Verificación de la potenc potencia ia eléctrica como función del voltaje y de la ccorriente orriente eléctrica. Se calcula y se mide la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje.

Fig. 1

R = 100Ω y ε = 10V a) Ar Arm me el el ccir ircu cuit itoo ddee llaa Fi Fig. g.11 Las Las resi resist sten enci cias as 1 y 2(c (cad adaa una una de 1W) 1W) eest stán án co cone nect ctad adas as en paralelo, de manera que pueden disiparse 2 watts de potencia. Su resistencia en  paralelo es de 50Ω.  = 100Ω 1

 = 100Ω 2

 b) Observe la T Tabla abla N°1 y use la Ley de Ohm para calcular la intensidad que pasa a través de las resistencias. Varíe el cursor del reóstato. Anote los datos obtenidos en la T Tabla abla N°1. Calcule la potencia para cada valor. OBSERV OBSER VACIÓN: Los valore valoress de voltaje son leídos por el voltímetro.

 

TABLA N°1 VOLTAJE (volts)

CORRIENTE (amp.)

POTENCIA (watts) = V.I

2V

50mA

0.1W

4.8V

80mA

0.384W

5.5V

120mA

0.66W

7.5V

160mA

1.2W

9V

190mA

1.71W

EXPERIENCIA #2: Determinación de la variación de la resistencia del filamento de una lámpara con la temperatura.

Fig. 2

Arme el circuito #2, ajuste la fuente de voltaje de energía sucesivamente a voltajes diferentes

 

variando el reostato y anote sus valores en la tabla #2 a) Sabiend Sabiendoo que la resis resistencia tencia en fr frío ío del foquito foquito es aproximadam aproximadamente ente 6Ω arme arme el circuito circuito de la figura 2.  b) Ajuste la fuente de voltaje de energía sucesivamente a voltajes diferentes diferen tes variando el reóstato y anote los valores que indica en la Tabla Tabla N°2. Al aumentar la corriente del filamento aumenta la potencia disipada por éste, elevando su temperatura hasta que brilla. Por tanto se disipa la potencia en forma de calor y luz. c) Calcul Calculee y anote la resi resistenci stenciaa del filamento filamento de la llámpara ámpara par paraa cada valor de voltaj voltajee y corriente registrados en la Tabla N°2. TABLA N°2 VOLTAJE ((vvolts)

CORRIENTE ((aamp)

RESISTENCIA (ohm)

POTENCIA(watts)

1V

50mA

20Ω

0.05W

2.5V

80mA

31.25Ω

0.2W

4V

100mA

40Ω

0.4W

5.9V

120mA

49.166Ω

0.696W

8V

140mA

57.142Ω

1.12W

5. CUESTIO CUESTIONARI NARIO: O: 1. Compar Comparee los valor valores es calcul calculados ados de la Tabla 1 y los val valores ores de llaa T Tabla abla 2 ¿Qué

 

factores implicarán las diferencias entre los dos conjuntos de valores? Explique detalladamente. La principal diferencia es en la resistencia, se observa es que en la Tabla N°2 la resistencia del foco va aumentando, es decir el filamento se va haciendo más delgado; esto se debe que cada vez que el voltaje aumenta, la intensidad que circula es mayor y a mayor intensidad es más calor y luminosidad. Y por ese calor y luminosidad hay una  pérdida de potencia y en ciertos casos cas os se da que la potencia en la tabla 2 es menor que la tabla 1.

2. Examin Examinee sus medici mediciones ones reg registradas istradas en la la T Tabla abla N°2, ¿al ¿al aument aumentar ar el vol voltaje, taje, aumenta la resistencia del filamento? ¿Por qué? Explique. En una bombilla conectada a una fuente de corriente circula la misma intensidad por el cable que por el filamento. Si el voltaje va aumentando, la intensidad que circula por la  bombilla aumenta; esto causa que el filamento se vuelva más delgado delgad o a medida que el voltaje aumente, ofrece más resistencia, se calienta más y puede llegar a fundirse.

3. ¿En qué m medida edida fu fuee la mayo mayorr res resistenci istenciaa del filament filamentoo a un volt voltio io que cu cuando ando estaba frío? Para ello tiene que determinar el valor aproximado de la resistencia del

 

filamento usando la ecuación :V=KRn , determine los valores de K y n para poder extrapolar y hallar el r aproximado del foquito ( use la primera recta de regresión o ajuste lineal). Vamos a transfor transformar mar a regresión lineal usando logaritmos:

R

V

R’=log R

V’=log V

R’ x V’

R ’2

20Ω 31.25Ω

1V 2.5V

1.301 1.495

0 0.398

0 0.595

1.693 2.235

40Ω

4V

1.602

0.602

0.965

2.567

49.166Ω

5.9V

1.692

0.771

1.304

2.862

57.142Ω

8V

1.757

0.903

1.587

3.087

TOTAL:

7.847

2.674

4.45

12.443

 =

(5 × 4.4501) − 20.9813 (5 × 12.443) − 61.5687

=

1.2693 0.6439

' = 0. 5 − (1. 97 9 713 × 1. 56 5 6931) =

= 1. 9713 −2.559

− 2. 5 55 59 →  = 10

= 0.0028

1.9713

 = 0. 0028 

4. Grafiqu Grafiquee en papel mi milimet limetrado rado V Voltaje oltaje vs Resistenci Resistenciaa de la tabla 2. In Interpre terprete te en el gráfico.

 

Se logra apreciar con el gráfico que la relación entre el voltaje y resistencia es directamente proporcional, es decir que a medida que la resistencia aumente, el voltaje también lo hará y si en caso la resistencia disminuye, el voltaje también disminuiría.

5. Compar Comparee y expli explique que los resultado resultadoss de la ta tabla bla 2 con llaa experi experiencia encia de la ley de Ohm, para R = constante.

 

En la experiencia realizada de la Ley de Ohm, cuando se tiene un R constante se utilizó la regresión lineal, pero en la tabla 2 la regresión es de tendencia de potencial ya que se  puede notar que interviene el efecto de Joule, J oule, este efecto en resumen ocasiona que el material por el cual se están transportando los electrones, este tiende a calentarse así afectar a los datos del circuito.

6. Grafiqu Grafiquee e iinterpr nterprete ete Pot Potencia encia Vs. Resistenc Resistencia ia de la ta tabla bla 22..

Se logra apreciar que existe una relación entre la potencia directamente proporcional, es decir a medida que la resistencia aumente o disminuya del mismo modo sucederá con la potencia.

6. CONCLUSI CONCLUSIONES ONES:: ●

La potencia eléctrica es una consecuencia física de la ley de Ohm pero no siempre se va a

 

cumplir la ley así como lo visto en la experiencia 2 ●

En la 2da experiencia se puede concluir que la corriente que la corriente a través del resistor del foco, se produce calor y con esto hay disipación de energía.

●

La potencia es directamente proporcional con la temperatura

7. BIBLIO BIBLIOGRAF GRAFÍA: ÍA: Vasconcellos, B. D. (2012). Modelación de los efectos de la compensación de potencia reactiva en sistemas de suministro eléctrico. Scielo. https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052012000200003

Mauro, G. D. F. (2013). Pérdidas Joule en alimentadores que transportan corrientes armónicas en  baja tensión. Scielo. https://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-33052013000300007

E. N. Miranda, S. Nikolskaia, R. Riba, E. Antonio (2007).Integrando calor y electricidad en la enseñanza de la física. Redalyc. https://www.redalyc.org/pdf/467/46711302.pdf