INFORME de Lab Ley de Ohm

INFORME DE LABORATORIO

LEY DE OHM

FIS: ALFONSO PORTACIO LAMADRID

JORGE ARRIETA OSCAR DUEÑAS ADOLFO PIEDRAHITA

UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE CIENCIAS AGRICOLAS PROGRAMA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS Abril de 2006

INTRODUCCION En el siguiente informe analizaremos la forma como se aplica la ley de ohm dentro de un circuito eléctrico cuando medimos el voltaje y el amperaje poreso cuando la magnitud de corriente de electrones, aumenta linealmente al incrementar el voltaje, se dice que el material sigue la ley de Ohm.Entonces, matemáticamente la ley de Ohm se escribe:R I V · = [1]Donde V es el voltaje aplicado a través del material (que se mide en volts (V)), I es la magnitud de la corriente eléctrica (que se mide en amperes (A)), y R es la resistencia eléctrica (que se mide en ohms (.)). esta ley es muy utilizada en los distintos campos de la electrónica por esto no es de vital importancia conocer prácticamente como varia y llevarlo a grafica para entender mas la relación ya sea directa o inversa entre la resistencia eléctrica la tensión y la intensidad de corriente ¨

Objetivos generales 1. verificar experimentalmente la ley de ohm

2. Explorar la relación entre corriente, voltaje y resistencia.

Objetivos específicos 1. poner en evidencia la relación que hay entre la tensión aplicada a un conductor y la intensidad de la corriente que circula por él. Tomando los datos correspondientes comparándolos con los teóricos 2. graficar la ley de ohm

3. aplicar matemáticamente la ley de ohm para hallar los datos teóricos y llevarlos a las tablas

ASPECTOS TEORICOS

Ley de Ohm

La ley de Ohm, establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, según expresa la fórmula siguiente:

En donde, empleando unidades del Sistema internacional: I = Intensidad V = Diferencia de potencial en voltios (V)

en

amperios

(A)

En corriente alterna Si la corriente no es continua, sino alterna la ley de Ohm se formula:

Siendo I la tensión, V la intensidad y Z la impedancia, todas ellas magnitudes complejas. Aquellos dispositivosegfdfdf fd cuya resistencia solo depende de la resistividad del propio material y de la temperatura, con independencia de la tensión o tipo de corriente eléctrica aplicadas (continua o alterna), se denominan óhmicos o ideales. Un Poco de historia La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Geogr. Ohm. Según la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque

para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancías. Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos paralelos. Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se obtiene mediante la fórmula En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor de dos resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las resistencias implicadas. En los circuitos de CA, o circuitos de corrientes variables, deben considerarse otros componentes del circuito además de la resistencia. Esta ley fue formulada por Geogr. Simón Ohm en 1827, en la obra Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos), basándose en evidencias empíricas. La formulación original, es:

Siendo J la densidad de la corriente, σ la conductividad eléctrica y E el campo eléctrico (J y E magnitudes vectoriales), sin embargo se suele emplear las fórmulas simplificadas anteriores para el análisis de los circuitos. Deducción La relación , que relaciona la Densidad de corriente con la Conductividad para un Campo eléctrico dado, es la fundamental de la conducción eléctrica pero es más cómodo trabajar con tensiones e intensidades que con densidades y campos eléctricos por lo que si consideramos un conductor de longitud L y sección constante A por el que circula una corriente de intensidad I y sea Va y Vb los potenciales en sus extremos y si la conductividad σ es independiente de la densidad de corriente J tendremos, en condiciones normales, que:

Al factor se le denomina conductancia del hilo conductor. La inversa de la conductancia es la resistencia. Es decir

Como la inversa de la conductibilidad (o conductividad) es la resistividad tendremos que

Por lo que la resistencia será:

Por lo que ahora podemos poner la intensidad en función de R, quedando;

Si a Va - Vb, o sea a la diferencia de potencial, le llamamos V tendremos que

La ley de ohm depende de la resistividad La corriente continua en un movimiento de electrones. Cuando los electrones circulan por un conductor, encuentran una cierta dificultad al moverse. A esta "dificultad la llamamos Resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica de un conductor depende de tres factores que quedan recogidos en la ecuación que sigue:

La resistividad depende de las características del material del que está hecho el conductor. La ley de Ohm relaciona el valor de la resistencia de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos. En el gráfico vemos un circuito con una resistencia y una pila.

Observamos un amperímetro que nos medirá la intensidad de corriente, I. El voltaje que proporciona la pila V, expresado en voltios, esta intensidad de corriente, medido en amperios, y el valor de la resistencia en ohmios, se relacionan por la ley de Ohm, que aparece en el centro del circuito.

RELACION ENTRE TENSION REISTENCIA E INTENSIDAD En un circuito sencillo en donde tenemos en serie una fuente de tensión (una batería de 12 voltios) y una resistencia de 6 ohms (ohmios), se puede establecer una relación entre la tensión de la batería, la resistencia y la corriente que entrega la batería y circula a través de esta resistencia o resistor.

Esta relación es: I = V / R y se llama la Ley de Ohm Entonces la corriente que circula por el circuito (por la resistencia o resistor) es: I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios. De la misma manera, de la fórmula se puede despejar la tensión en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I * R. Así sise

Conoce la corriente y la resistencia se puede obtener la tensión entre los terminales de la resistencia, así: V = 2 Amperios * 6 ohms = 12 V Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, y se obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I. Entonces si se conoce la tensión en la resistencia y la corriente que pasa por ella se obtiene que: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms Es interesante ver que la relación entre la corriente y la tensión en una resistencia siempre es lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor de la resistencia. Así, a mayor resistencia mayor pendiente. Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.

Triángulo de la ley de Ohm V

=

I

x

R

I

=

V

/

R

R

=

V

/

I

Se dan 3 Casos: - Con la resistencia fija. La corriente sigue a la tensión. Un incremento en la tensión, significa un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en la tensión. - Con la tensión fija. Un incremento en la corriente, causa una disminución en la resistencia y un incremento en la resistencia causa una disminución en la corriente - Con la corriente fija. La tensión sigue a la resistencia. Un incremento en la resistencia, causa un incremento en la tensión y un incremento en tensión causa un incremento en la resistencia Para tres valores de resistencia diferentes, un valor en el eje vertical (corriente) corresponde un valor en el eje horizontal (tensión). Las pendientes de estas líneas rectas representan el valor de la resistencia. Con ayuda de estos gráficos se puede obtener un valor de corriente para un resistor y una tensión dadas. Igualmente para una tensión y un resistor dados se puede obtener la corriente. Ver en siguiente gráfico

Si conectamos sucesivamente algunas resistencias de valores diferentes a una batería nos damos cuenta que si la temperatura del conductor es constante, al aumentar el valor de la resistencia, la intensidad de la corriente eléctrica disminuye concluyendo que la resistencia y la intensidad son Inversamente proporcional. Por otra parte si se conecta una resistencia a una fuente variable que suministra voltajes diferentes, fluirán corrientes diferentes de tal manera a mayor voltaje, mayor Intensidad de corriente siendo así directamente proporcional.

El significado energético de la ley de Ohm Dado que la diferencia de potencial V constituye una energía por unidad de carga, la ley de Ohm puede ser interpretada en términos de energía. Las colisiones de los electrones en los metales con los nudos de la red cristalina llevan consigo una disipación de energía eléctrica. Dicho fenómeno es el responsable de la pérdida o caída de potencial V que se detecta, en mayor o menor medida, entre los extremos de un conductor, e indica que cada unidad de carga pierde energía al pasar de uno a otro punto a razón de V julios por cada coulomb de carga que lo atraviese. Si se aplica el principio general de conservación de la energía a los fenómenos eléctricos, la ley de Ohm, definida por la expresión (10.3), puede ser considerada como una ecuación de conservación en donde el primer miembro representa la energía perdida en el circuito por cada unidad de carga en movimiento y el segundo la energía cedida al exterior por cada coulomb que circula entre los puntos considerados.

CÓDIGO DE COLORES Es el código con el que se regula el marcado del valor nominal y tolerancia para resistencias fijas de carbón y metálicas de capa fundamentalmente. Tenemos que resaltar que con estos códigos lo que obtenemos es el valor nominal de la resistencia pero no el valor real que se situará dentro de un margen según la tolerancia que se aplique. Código de colores para tres o cuatro bandas

COLOR

1ª CIFRA 2ª CIFRA Nº DE CEROS TOLERANCIA (+/-%)

PLATA

-

-

0,01

10%

ORO

-

-

0,1

5%

NEGRO

-

0

-

-

MARRÓN

1

1

0

1%

ROJO

2

2

00

2%

NARANJA

3

3

000

-

AMARILLO

4

4

0000

-

VERDE

5

5

00000

-

AZUL

6

6

000000

-

VIOLETA

7

7

-

-

GRIS

8

8

-

-

BLANCO

9 9 Tolerancia: sin indicación +/- 20%

-

Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la tolerancia: oro, plata, rojo, marrón, o ningún color. Si las bandas son de color oro o plata, está claro que son las correspondientes a la tolerancia

y debemos comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de color rojo o marrón, suelen estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y así comenzaremos la lectura por el extremo opuesto, 1ª cifra, 2ª cifra, número de ceros o factor multiplicador y tolerancia, aunque en algunos casos existe una tercera cifra significativa.En caso de existir sólo tres bandas con color, la tolerancia será de +/- 20%. La falta de esta banda dejará un hueco grande en uno de los extremos y se empezará la lectura por el contrario. Suele ser característico que la separación entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea mayor que la que existe entre las demás bandas. Código de colores para cinco bandas

COLOR

1ª CIFRA 2ª CIFRA 3ª CIFRA Nº DE CEROS TOLERANCIA (+/-%)

PLATA

-

-

-

0,01

-

ORO

-

-

-

0,1

-

NEGRO

-

0

0

-

-

MARRÓN

1

1

1

0

1%

ROJO

2

2

2

00

2%

NARANJA

3

3

3

000

-

AMARILLO

4

4

4

0000

-

VERDE

5

5

5

00000

0,5%

AZUL

6

6

6

000000

-

VIOLETA

7

7

7

-

-

GRIS

8

8

8

-

-

BLANCO

9

9

9

-

-

Ejemplos

Resistencia de 270000 ±10% = 270 K ± 27 K Es una resistencia que puede estar entre 243 K y 297 K .

Resistencia de 56 ±5% = 56 ± 2.8 . Es una resistencia que puede estar entre 53.2 y 58.8.

Procedimiento Primera parte Montamos el circuito según el esquema eléctrico con una resistencia fija de 100 procedimos a probar con las diferentes tensiones de 3, 6,9y12 para ver que intensidad marcaba el multimetro, luego hallamos las intensidades teóricas en A y llevamos los datos a la tabla Segunda parte Aquí probamos una tensión fija de 10V y fuimos cambiado las resistencias de 68,100, 1000, 4700,10000, obtuvimos un amperaje en MA luego hallamos la intensidad teórica en A

ESQUEMA ELECTRICO

Observaciones y resultados Primera parte Aquí observamos que con una resistencia fija a medida que aumentamos el voltaje aumenta proporcionalmente la intensidad marcada por el multimetro, también podemos observar que la intensidad teórica nos dio el mismo valor que la experimental esto se puede observar en la siguiente tabla Resistencia R en 

Tensión U en V

Intensidad Medida I en mA

Intensidad Teórica I en mA

Intensidad Teórica I en A

100

3

30

30

0.03

100

6

60

60

0.06

100

9

90

90

0.09

100

12

120

120

0.12

Segunda parte Aquí observamos que al colocar una tensión fija(10V)y fuimos aumentando la resistencia observamos que la intensidad de corriente medida en mA iva disminuyendo, lo mismo si lo hacíamos teóricamente ya que obtuvimos casi los mismo valores esto se observa en la siguiente tabla Tensión U en V

Resistencia R en 

Intensidad Medida I en mA

Intensidad Teórica I en mA

Intensidad Teórica I en A

10

68

150

150

0.15

10

100

100

100

0.10

10

1000

10

10

0.01

10

4700

2

2.1

0.0021

10

10000

1

1

0.001

Análisis de resultado Primera parte Cuando entre los extremos de un conductor se establece una diferencia de potencial V, aparece en él una corriente eléctrica de intensidad i que lo atraviesa. Dado que I es consecuencia de V, debe existir una relación entre sus valores respectivos.poreso lo que se observaba en la tabla que a una resistencia fija la tensión produce una intensidad de corriente el cual aumenta proporcionalmente al voltaje

Bibliografía

http://www.walter-fendt.de/ph11s/ohmslaw_s.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm http://es.geocities.com/desing_electronic/page3.html http://fismat.uia.mx/examen/servicios/laboratorios/fisica/pdfpracticas/FU2/Ley-de-Ohm-2.pdf http://www.quia.com/session.html

CONCLUSION Si conectamos sucesivamente algunas resistencias de valores diferentes a una fuente de voltaje nos damos cuenta que si la temperatura del conductor es constante, al aumentar el valor de la resistencia, la intensidad de la corriente eléctrica disminuye concluyendo que la resistencia y la intensidad son Inversamente proporcional. Por otra parte si se conecta una resistencia a una fuente variable que suministra voltajes diferentes, fluirán corrientes diferentes de tal manera a mayor voltaje, mayor Intensidad de corriente siendo así directamente proporcional.