Informe 3

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III. Néstor Bermúdez

21011286

Enrique Urbina

21011084

Reynaldo Ochoa

20841145

Instructor: SAUL CASTRO

San Pedro Sula, 8 de Noviembre de 2011

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

Resumen Introductorio. 1) Objetivos de la práctica: a. Comprobación de la dependencia de temperatura de las resistencias de diferentes componentes eléctricos. b. Comprobación de la dependencia de temperatura del estado de conducción de voltaje en diodos semiconductores. c. Comprobación de la dependencia de temperatura del voltaje en los efectos Zener y Avalancha. 2) Precauciones Experimentales: a. Manejar con cuidado el equipo durante el calentamiento del agua. b. Regular correctamente el multímetro para obtener la mejor medida posible.

3) Comentarios de los resultados obtenidos: a) Valor para la Física que tiene el resultado numérico: El resultado correspondiente a los coeficientes de temperatura y el hecho que las resistencias se debilitan o fortalecen conforme aumenta la temperatura es de gran importancia en aplicaciones de todo tipo. Es de vital importancia saber de este comportamiento cuando se hacen experimentos o montajes poco usuales o en condiciones extremas. b) Cualidad del error experimental que afecta al resultado: El error obtenido en el multímetro. También hubo error humano en cuanto a la medición del tiempo. c) Confrontación entre el resultado obtenido y el resultado que se debía esperar: En su mayoría los resultados obtenidos se apegan a la teoría vista. Hubo unos valores de coeficiente de temperatura no tan exactos debido a los errores antes mencionados.

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

REGISTRO DE DATOS

1. Registro de resistencias en los resistores Temperatura (°C) Resistencia (Ω)

28°C

40°C

52°C

64°C

76°C

12.2MΩ

0.25MΩ

0.13MΩ

60kΩ

45.2k

2. Registro de resistencia en termistores y diodos Resistencia (Ω) / Temp (°C)

28°C

52°C

76°C

Termistor

9.42kΩ

2.8k Ω

1.23kΩ

Diodo Rec. Silicio

1.1MΩ

58kΩ

10.13kΩ

Diodo Rec. Germanio

1.1MΩ

26.3kΩ

3.8kΩ

Diodo Zener 100V

1.2MΩ

50kΩ

40kΩ

Diodo Zener 12 V

1.1MΩ

43kΩ

30kΩ

Bobina

1 MΩ

1MΩ

1MΩ

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

CALCULOS 1. La fórmula a usar es:



        

Usaremos las tablas de registro de datos y las que se presentan a continuación para calcular el coeficiente de temperatura.

Para el resistor: Entre 28 y 40 °C:

      

Entre 40 y 52 °C:

      

Entre 52 y 64 °C:

      

Entre 64 y 76 °C:

      

En promedio 

   

Para el Termistor: Entre 28 y 52 °C:

      

Entre 52 y 76 °C:

      

En promedio 

   

Para el Diodo de Silicio: Entre 28 y 52 °C:

       

Entre 52 y 76 °C:

      

En promedio 

   

Resistencia y Temperatura.

Para el Diodo de Germanio: Entre 28 y 52 °C:

       

Entre 52 y 76 °C:

       

En promedio 

   

Para el Diodo Zener de 100V: Entre 28 y 52 °C:

       

Entre 52 y 76 °C:

      

En promedio 

   

Para el Diodo Zener de 12V: Entre 28 y 52 °C:

       

Entre 52 y 76 °C:

      

En promedio 

   

Para la Bobina: Entre 28 y 52 °C:

       

Entre 52 y 76 °C:

       

En promedio 

   

Laboratorio de Física III

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

2. Diferencias R-R28 (Ω) vs

28-40

40-52

11.95MΩ

0.12MΩ

52-64

64-76

Diferencias T-28 (°C) C

73kΩ

4.8kΩ

3. Diferencias R-R28 (Ω) vs

28-52

52-76

Diferencias T-28 (°C) Termistor

6.62k Ω

1.57kΩ

1042k Ω

47.87kΩ

1073.7k Ω

22.5kΩ

Diodo Zener 100V

1150k Ω

10kΩ

Diodo Zener 12 V

1057k Ω

13kΩ

0

0

Diodo Rec. Silicio Diodo Rec. Germanio

Bobina

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

RESULTADOS Gráficas. Deberá incluir las gráficas R vs. T de la siguiente manera: a) Gráfica única para el resistor de Carbón (eje vertical con variaciones no mayores de 5 Ω)

Resistencia vs Temperatura 1300 1200 1100 1000 900               )

     Ω 800

    k     (    a    i    c    n    e    t    s    i    s    e    R

700 600 500 400 300 200 100 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

Temperatura

 Nota: si se usa un intervalo de 5Ω los intervalos no se aprecian en lo absoluto. 3 Los valores son del orden 10 y no conviene tener intervalos tan pequeños.

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

b) Gráficas combinadas para los termistores NTC (eje vertical con variaciones en el eje vertical de 500 Ω, o mayores si lo considera necesario)

Termistor NTC vs Temperatura 10000 9500 9000 8500 8000 7500 7000      Ω 6500     k     ( 6000    a    i    c 5500    n 5000    e 4500    t    s 4000    i    s 3500    e    R 3000 2500 2000 1500 1000 500 0               )

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Temperatura (°C)

e) Gráficas combinadas para los diodos (eje vertical con variaciones en el eje vertical de 500 Ω, o mayores si lo considera necesario)

Resistencia vs Temperatura 5000 4500 4000 3500               )

     Ω

Zener 12V

    k     ( 3000    a    i    c    n 2500    e    t    s    i    s 2000    e    R

Zener 100V Diodo Germanio Diodo Silicio

1500 1000 500 0 28

52

76

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

f) Gráfica combinada con todas las curvas:

Resistencia vs Temperatura 16000

14000

12000

              )

Bobina

10000

     Ω

    k     (    a    i    c    n    e    t    s    i    s    e    R

Zener 12V Zener 100V

8000

Diodo Germanio Diodo Silicio

6000

Termistor 4000

2000

0 28

52

76

Por si los colores no se aprecian bien, la correspondencia es simple, las graficas de abajo hacia arriba corresponden con los componentes enumerados igualmente de abajo hacia arriba.

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

RESOLUCION DE CUESTIONES 1. Estudie el modelo de conducción metálica en su libro de Física y en base a él explique a nivel atómico el motivo del aumento de la resistencia con la temperatura en los conductores metálicos. La resistencia para el flujo de electricidad en los metales es originada probablemente por la vibración de los iones metálicos en sus posiciones de cristal. Estas vibraciones interfieren con el movimiento de los electrones y retardan la corriente a medida que aumenta el movimiento térmico de los iones metálicos. Por lo tanto, la resistencia de los metales aumenta con la temperatura.

2. Muchos metales presentan una fase superconductora a partir de cierta temperatura. Kammerlingh-Onnes fue el primero que encontró este comportamiento en el mercurio. Investigue sobre la curva resistividadtemperatura que él encontró para este metal. Presente esa gráfica y explique la ventaja económica que representarían líneas de transmisión superconductoras.

Un buen ejemplo seria si a un anillo superconductor se le aplica una corriente eléctrica y posteriormente se retira de la fuente, esta continuaría fluyendo eternamente si decaimiento apreciable. Lo que daría como resultado un mayor rendimiento en lo que a conductividad eléctrica se refiere.

Resistencia y Temperatura.

Laboratorio de Física III

3. Las pérdidas de potencia enviada por una línea de transmisión son debidas a la disipación de calor por efecto óhmico. Como ha visto, el aumento de temperatura aumenta aún más esas pérdidas. ¿Qué ventaja representa para transmisión de potencia el que la diferencia de tensión en las líneas sea muy alta (valores típicos de 230 KV), en lugar de ser, por ejemplo de 500 V o de 250 V? Presente su razonamiento con las fórmulas correspondientes que hagan ver el porqué de tensiones muy altas. La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, y el voltaje directamente proporcional a la resistencia. De modo que la relación entre potencia, tensión y resistencia es P=v2/R 



En una línea de cobre de 20 Km, ¿qué porcentaje adicional de pérdida de potencia supondría un aumento de temperatura de 18 a 40°C? Supondremos que el alambre no cambia mucho de longitud debido al cambio de temperatura. Sabemos que     para el cobre. Asi que usando la formula dada en la guía podemos encontrar la razón entre las resistencias.

   (      )  

        

       

Suponiendo que la perdida de potencia es directamente proporcional a R, la perdida adicional seria 8.646%