Informe Fisica 3 ley Ohm

INSTRUMENTACIÓN Y LEY DE OHM A) INSTRUMENTACIÓN 1.- OBJETIVOS 1. Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso de corriente en los experimentos de electricidad y magnetismo. 2. Conocer el área de operación de los instrumentos y determinar sus lecturas. 3. Aprender a montar circuito sencillo y medición de Tensión y corriente eléctrica. 4. Identicación de los !alores de "esistencia. 2.# $AT%"IA&%'

3.# ()*+A$%*T, T%-"IC, &a corriente o intensidad eléctrica es el ujo de carga por unidad de tiempo /ue recorre un material. 'e de0e al $o!imiento de los electrones en el interior del material. %n el 'istema Internacional de )nidades se expresa en Cs culom0ios so0re segundo unidad /ue se denomina amperio. )na corriente eléctrica puesto /ue se trata de un mo!imiento de cargas produce un campo magnético un 5enómeno /ue puede apro!ec6arse en el electroimán. %l instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el gal!anómetro /ue cali0rado enamperios se llama amper7metro colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir. medir. &os electrones se pueden mo!er con mayor !elocidad mientras mayor sea la intensidad de la tensión aplicada y menor sea s ea la resistencia /ue la red de átomos oponga a su paso. &a intensidad de corriente I se dene como la carga 8 /ue uye por una unidad de tiempo a tra!és de una sección trans!ersal del conductor esto es9 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTO 1ª

Circuito sencillo1a. de corriente %n el siguiente siguiente experimento se de0e  %xperimento mostrar en primer lugar /ue una corriente puede circular cuando el circuito de corriente se encuentra cerrado. :ara ello se empleara el circuito /ue se encuentra en la parte superior de la tarjeta de Circuito de resistencias ',42;3# se acti!a automáticamente una !e? /ue la tarjeta se 6a insertado en el experimentador. experimentador. )na lámpara •

incandescente ser!irá como carga de este circuito. %l circuito de corriente se puede a0rir o cerrar por medio de la inserción de di5erentes conectores. $edición de Tensión &a tensión eléctrica se mide con el !olt7metro. !olt 7metro. &a siguiente representación muestra el s7m0olo graco de un !olt7metro

%l diagrama de la i?/uierda representa en este caso la conexión del !olt7metro para la medición de la tensión de la 5uente@ el del centro la conexión para la medición de la tensión a tra!és del interruptor y nalmente el de la derec6a la conexión para la medición de la tensión de carga.

EJECUCION DEL EXPERIMENTO

$onte el circuito experimental representado representado a continuación9 &as guras siguientes ilustran la estructura de la conexión

directa de la corriente eléctrica. &a EXPERIMENTO 1B. $edición directa corriente eléctrica se mide con un amper7metro. %l diagrama siguiente muestra di5erentes posi0ilidades de integrar el amper7metro al circuito mostrado.

$edición indirecta de la corriente 'i no se tiene a disposición un amper7metro sino nicamente un !olt7metro se puede determinar tam0ién de manera indirecta la intensidad de la corriente por medio de una medición de tensión. :ara ello se apro!ec6a la relación /ue existe entre la corriente y la tensión en una carga# esto es la ley de o6m. &a intensidad de corriente 8ue nos interesa se o0tiene entonces a partir de la ecuación9 &a imagen de la i?/uierda muestra la medición directa de corriente por medio de un amper7metro la de la derec6a la medición indirecta por medio de una resistencia "$ y un !olt7metro.

EXPERIMENTO 1C %jecución del experimento con la resistencia de medición y el instrumento !irtual $onte el circuito experimental representado a continuación.

"esistencia eléctrica 'i una corriente eléctrica circula ci rcula a tra!és de un conductor los portadores de carga li0res electrones li0res se mue!en entre los átomos de la red. %n este caso siempre se producen colisiones entre los átomos por lo cual los electrones li0res se !en rec6a?ados y de esta manera se 5rena su mo!imiento. %l conductor opone una resistencia a la corriente eléctrica /ue de0e ser !encida por la tensión9

&a constante de material B indica la resistencia espec75ica del material conductor en la unidad  Dmm2 m l es la longitud del conductor en m y A la sección trans!ersal del conductor en mm2 . SIMBOLOGÍA DE LAS RESISTENCIASLAS

Imágenes siguientes muestran los s7m0olos grácos de di5erentes tipos de resistencias %xisten resistencias en muc6os diseEos. Codicación por colores de las resistencias. %l siguiente graco ilustra la codicación

:ara la resistencia representada representada en la parte superior a partir de los dos primeros aros amarillo y !ioleta se o0tiene un !alor decimal de 1F y  a partir del tercer aro rojo un 5actor de 1;2 con lo /ue se o0tiene un !alor total de resistencia de9 "G1;.1;2 G1;;; G1H . &a codicación de colores para la tolerancia esta indicada en la siguiente ta0la9 %n la resistencia representada en la página anterior el aro derec6o es de color dorado@ la resistencia posee por tanto una tolerancia de =J.&a ta0la siguiente indica los !alores codicados de las resistencias9

PROCEDIMIENTO &lenar la ta0la 1 con los !alores de las resistencias del ta0lero de resistencias con sus respecti!as tolerancias K&os !alores de la ta0la 1 se o0tu!ieron del siguiente ta0lero de resistencias9

B) LEY DE OHM ,6m. #  1.- OBJETIVOS # >ericar experimentalmente la ley de o # ,6m. ,0tener los datos de !oltaje y corriente eléctrica en elementos resisti!os con el n de iniciar el estudio de circuitos eléctricos simples. # +iseEar y $ontar circuitos eléctricos con resistencias en 'erie :aralelo. 2.-MATERIALES $ódulo de enseEan?a 'I'T%$A )*IT"LI* con resistencia s6unt y el amper7metro !irtual .- !UNDAMENTO TEÓRICO  'i se /uiere resumir por medio del cálculo los procesos electrónicos /ue ocurren en un circuito sencillo de corriente o en circuitos más complejos es necesario conocer por una parte la

dependencia /ue existe entre la intensidad de corriente I y la tensión ) y por otra parte entre la corriente I y la resistencia ". %sta dependencia está descrita por la ley de ,6m /ue de0e su nom0re al 5amoso 57sico alemán. :ara ello se o0ser!ará en primer lugar el circuito sencillo de corriente representado anteriormente. &ey de ,6m9

PROCEDIMIENTO  &os siguientes componentes son necesarios para la ejecución de los experimentos expuestos dentro del marco de este curso9 &A tarjeta inserta0le )niTrain#I )niTrain#I de Circuitos de resistencias resistencias ',42;3#. $ida el !alor de la corriente resultante en miliamperios y anote el !alor o0tenido en la correspondiente la de la ta0la siguiente. A6ora ele!e la tensión en pasos de 1 > y anote de la misma manera el resultado de la intensidad de corriente medida en la ta0la. 'i pulsa la pestaEa N+iagramaN de la ta0la podrá !isuali?ar grácamente la caracter7stica caracter7s tica I) resultante.

COMPROBACIÓN ANALÓGICA DE LA LEY DE OHM VARIACIÓN DE VOLT VOLTAJE Y CORRIENTE MANTENIENDO MANTE NIENDO LA RESISTENCIA CONSTANTE

VARIACIÓN DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONST CONS TANTE EL VOLT VOLTAJE

)sando el mismo cursor de la gura 1 o0ser!e y anote en la ta0la 2 los !alores de corriente cuando cam0ian los !alores " de la caja de resistencia conser!ando constante la di5erencia de potencial entre los terminales de la misma. :ara conseguir esto !arié la posición del cursor del reóstato para cada lectura.

VARIACIÓN DE LA DI!ERENCIA DE POTENCIAL Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE

Arme el circuito de la gura 2 !arié los !alores de las resistencias en la caja y para cada !alor o0ser!ado anote en la ta0la 3 los !alores del !oltaje conser!e constante un determinado !alor de la corriente para las distintas lecturas de > y " !ariando la posición del cursor de reóstato.

CUESTIONARIO 1.-"CUANTAS ESCALAS POSEEN LOS INSTRUMENTOS#$DESCRIBA CADAUNO DE ELLOS)% INDI&UE SU MÍNIMA Y M'XIMA LECTURA EN CADAESCALA.

V(*+,*(/ 0 un instrumento /ue se utili?a para medir la di5erencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico .%xisten !arios tipos de !olt7metros segn su 5uncionamiento como9 los !olt7metros electromecánicos !olt7metros digitales osciloscopios y potenciómetros .%l !olt7metro siempre de0e colocarse en paralelo con respeto a los elementos /ue se miden para e5ectuar la medida de la tensión. %l !olt7metro con /ue se tra0ajo tiene 4 escalas y son las siguientes9 1> 1.=> 3> y 3;>.

A,+,*(/ aparato /ue intercalado en un 6ilo conductor mide la intensidad de la corriente eléctrica /ue circula por él. Consta de un imán jo entre cuyos extremos se encuentra una 0o0ina mó!il capa? de girar alrededor de un eje. Al pasar la corriente por la 0o0ina se crea un campo magnético /ue 6ace mo!erse a la 0o0ina. )na aguja unida a esta seEala en una escala las des!iaciones de la 0o0ina /ue son proporcionales a la intensidad de corriente. %l gal!anómetro usado en el la0oratorio usado para medir la intensidad de corriente conta0a con 4

escalas y son9 1A 1.=A 3A y 3;A. 2.- INVESTIGUE DE &UE OTRA MANERA SE DETERMINA EL VALOR DE UNA RESISTENCIA. ,tra manera de determinar el !alor de la resistencia es el código de marcas el o0jeti!o del código código de marcas es el marcado del !alor !alor nominal y tolerancia del componente y aun/ue se puede aplicar a cual/uier tipo de resistencias es t7pico encontrarlo en resistencias 0o0inadas y !aria0les. Como !alor nominal podemos encontrarnos con tres cuatro o cinco caracteres 5ormados por la com0inación de dos tres o cuatro nmeros y una letra de acuerdo con las ci5ras signicati!as del !alor nominal. &a letra del código sustituye a la coma decimal y representa el coeciente multiplicador segn la siguiente correspondencia9

Como se puede normalmente marcado de condensadores. el &a tolerancia !aen indicada mediante una letra segn la siguiente ta0la. Como se puede apreciar aparecen tolerancias asimétricas aun/ue estas se usan normalmente en el marcado de condensadores.

a omo partir ejemplo del estas código Como ejemplo demarcas9 estasson sonalgunas algunasdedelos losposi0les posi0lesmarcados marcadosenenresistencias resistencias a partir delcódigo de marcas9

3.# %& >A&," >A&," +% &A :%*+I%*T% %'9 %'9 ;.;;3 &a ecuación /ue se 5orma en la gráca es9  y G ;.;2O2x P ;.;;3=

4.- Qra/ue e intérprete > !ersus I  I !ersus " y > !ersus "  en papel milimetrado y compare compare los !alores !alores encontrados a partir del análisis análisis del gráco con los !alores !alores de de " I y > de las ta0las 1 2 y 3

una lámpara /ue tiene tiene aproximadamente aproximadamente =;.= o6mios o6mios y por . Considere una la cual pasa una corriente de 2= $a RCuál es el !oltaje aplicadoS R'e cumplirá la ley de o6mS 'e cumple la ley de o6m  >GI" 3 .C( 05*( 6 6 7 8 (9, (8,(0 85:/

i'e cumple en materiales conductores y semiconductores iila pendiente de la gráca !oltaje !s intensidad da como resultado el !alor de la resistencia iii8ue la ley matemática /ue la go0ierna es IG>" y sir!e tanto para corriente continua como alterna A>>>

M>>(

C(>(

+>>>

%>((

SOLUCION/ i> :uesto /ue la &ey se cumple en la mayor 7a de los resistores metálicos a con diciones ordinarias ii> cumple

'egn nuestros resultados o0tenidos experimentalmente  se

iii( &a ley de o6m solo sir!e para corriente continua ya /ue en corriente alterna la intensidad !aria "espuesta/ B) VV!

CONCLUSIONES  &a resisti!idad eléctrica es directamente proporcional proporcional a la densidad de corriente /ue uye por un cuerpo de0ido a /ue cuanto mayor sea la resisti!idad mayor de0erá ser la intensidad de campo eléctrico para tratar de esta0lecer y mantener una cantidad o ujo de corriente atra!esando dic6o cuerpo.

•

 %xisten cierto tipo de elementos cuyas caracter7sticas atómicas permiten el paso con mayor o menor dicultad de la corriente eléctrica como es el caso de los conductores y aisladores. %n los primeros la 5uer?a ejercida por los campos eléctricos pueden romper 5ácilmente los enlaces co!alentes entre los electrones 5acilitando el ujo de los mismos

•

por el cuerpo mientras /ue en el segundo caso las 5uer?as de co6esión entre estos electrones impiden impiden la ruptura de dic6os enlaces.  &a relación > G I" no es un enunciado de la ley de ,6m. )n conductor cumple con la ley de ,6m sólo si su cur!a >#I es lineal@ esto es si " es independiente de > y de I. &a relación dada " G >I sigue siendo la denición general de la resistencia de un conductor independientemente de /ue si éste cumple o no con la ley de ,6m.

•

 %xisten ciertos materiales cuyo comportamiento es relati!amente di5erente a a/uellos /ue cumplen con la ley de o6m en donde la resisti!idad disminuye 0ruscamente al descender la temperatura tal es el caso de los superconductores. •

 'e 6a demostrado experimentalmente /ue en todo circuito simple la di5erencia de potencial > entre dos puntos cuales/uiera de un cuerpo es proporcional a la corriente /ue pasa a tra!és de este as7 como a la

•

resistencia ejercida por el mismo SUGERENCIAS  Tener  Tener cuidado con el uso de los dispositi!os de medición como el !olt7metro amper7metro@ amper7metro@ e!itar mo!er el instrumento para una una correcta lectura ya /ue dic6os dispositi!os son muy sensi0les a medir. medir. •

 :re!ia a la experiencia conocer el manejo adecuado de los instrumentos para una 0uena medición y e!itar 5allas del instrumento.

•

 :ara o0tener una mejor pendiente en las grácas se necesita un nmero representati!o de datos aproximadamente aproximadamente 1; datos

•

BIBLIOGRA!IA 

Qu7a de &a0oratorio de (7sica III



(7sica

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