Laboratorio de Resistividad

LABORATORIO DE RESISTIVIDAD

DEYLER JOHANN VEGA SERRATO EDGAR LEONARDO MANRIQUE RICO ESTEFANIA ORTIZ BARAJAS GRUPO A

DOCENTE RODRIGO GARCIA

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO PAMPLONA 2014

OBJETIVOS: 1. Comprender que la resistencia eléctrica de un elemento conductor depende de su geometría, las características del material, así como de su temperatura. EQUIPO REQUERIDO: EQUIPO REQUERIDO Conductores óhmicos Fuente de poder CD Multímetro Micrómetro

CANTIDAD 1 1 1 1

OBSERVACIONES

MARCO TEÓRICO Y CUESTIONARIO: La resistencia de un conductor depende de la naturaleza del material así como de su longitud “L” y del área de su sección transversal “A” como se ilustra en la Figura 4.1. La temperatura del material también es un factor que influye en su resistividad.

Para identificar la manera como depende de la naturaleza del material, se define la resistividad (ρ) del material mediante la ecuación:

en donde “E” es el campo eléctrico en el conductor en un punto dado y la relación “I/A” es la corriente en un punto dividida por el área de la sección transversal correspondiente. La resistencia de un conductor puede relacionarse con su resistividad, longitud y sección transversal. En primer lugar, debe recordarse que el voltaje “V” entre los extremos del conductor está relacionado con el campo eléctrico uniforme “E” en el conductor por la expresión

Además como V/I es la resistencia R, la ecuación anterior conduce a:

En algunos materiales el valor de la resistencia “R” depende de la corriente “C” que los atraviesa. La resistividad “ρ” de tales materiales depende del valor I/A. Sin embargo, los metales y algunos otros materiales conservan el mismo valor de la resistividad “ρ” (y por tanto el mismo valor de R) independiente del valor I/A. Se dice que en estos casos se cumple la ley de Ohm. De la ecuación (4) se deduce que si “L” está en metros, “A” en m2 y R en ohmios, la unidad de ρ deberá estar en ohmioxmetro. En la Tabla 4.1 se muestran los valores de ρ de algunos materiales. Material Plata Cobre Aluminio Tungsteno Plomo Constantán (Ni+Cu) Aleación de Fe y Ni Carbón Agua Salada Germanio Oxido de Cobre Agua Destilada Vidrio Aceite de Transformador Caucho

P(Ω•m) 1,6 x 10-8 1,7 x 10-8 2,7 x 10-8 5,6 x 10-8 2,1 x 10-7 4,91 x 10-7 1,7 x 10-6 3,5 x 10-5 2,0 x 10-1 5,0 x 10-1 1,0 x 103 5,0 x 103 1,0 x 1012 2,0 x 1014 1,0 x 1015

Tabla 4.1 Valores de Resistividad de algunos materiales a 20ºC

CUESTIONARIO 1. Concepto de Corriente eléctrica La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C·s-1 (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, lo que se aprovecha en el electroimán. 2. Concepto de Densidad de corriente La densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie, es decir, intensidad por unidad de área. 3. Concepto de Resistividad Todas las sustancias se oponen en mayor o menor grado al paso de la corriente eléctrica, esta oposición es a la que llamamos resistencia eléctrica. Los materiales buenos conductores de la electricidad tienen una resistencia eléctrica muy baja, los aislantes tienen una resistencia muy alta. Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohmmetros (Ω•m) [1]. Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor. 4. Concepto de Conductividad La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo para permitir el paso de la corriente eléctrica. 5. Explicar cómo afecta la temperatura a la resistividad y la resistencia de un material óhmico La resistencia de un conductor metálico aumenta al aumentar la temperatura. Dicho aumento depende de la elevación de la temperatura y del coeficiente térmico de resistividad alfa(a), el cual se define como el cambio de resistividad por grado centígrado de variación a 00 C o a 20* C). Los semiconductores tienen un coeficiente de temperatura negativo, mientras que muchos metales se tornan superconductores (q=0) a pocos grados por encima del cero absoluto. 6. Explicar los factores de los cuales depende: la resistencia de un material óhmico y la resistividad de un material óhmico. Depende de la configuración de los electrones presentes en cada material.

Procedimiento: 1. Colocar sobre la escala métrica uno de los alambres resistivos y armar el circuito de la Figura 1. 2. Establecer una corriente pequeña en el circuito y medir cada diez centímetros el voltaje en el alambre resistivo. Llenar la Tabla de datos 1.

Figura 4.1. Circuito para determinar la resistividad de un conductor óhmico. L(m) I(A)

V(mv)

Φ (Cm) R(mΩ ) L/A(m-1)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Tabla 4.2 Dimensiones y medidas de corriente y voltaje para cada conductor óhmico Análisis de datos L(m) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Φ (Cm)= 0, 405 I(A)=0,9 R(mΩ 6 V(mv) ) L/A(m-1) 0,9 0,9 31830,98 1,7 1,7 63661,97 2,6 2,6 95492,96 3,4 3,4 127323,95 4,3 4,3 159154,94 5,1 5,1 190985,93 6 6 222816,92 6,7 6,7 254647,90 7,5 7,5 286478,89

350000 300000 f(x) = 38253.4x - 3209.51

250000 200000 150000

Linear ()

100000 50000 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

Grafica con el conductor de 1 mm de diámetro

L(m) I(A)=0,9 6 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Φ (Cm)= 0,644 R(mΩ V(mv) ) L/A(m-1) 2,9 2,9 127323,95 5,6 5,6 254647,9 8,5 8,5 381971,86 10,1 10,1 509295,81 12,5 12,5 626619,77 14,2 14,2 763943,72 17,2 17,2 891267,68 19,5 19,5 1018591,64 22,1 22,1 1145915,59

1400000 1200000 f(x) = 54400.85x - 45106.38

1000000 800000 600000

Linear ()

400000 200000 0 0

5

10

15

20

25

Grafica con el conductor de 1 mm de diámetro Preguntas de control 1. Con los datos de la Tabla 4.2 trazar la gráfica de R en función de L/A. Interpretar la gráfica y determinar la pendiente. Pendiente: Y= 38253x - 3209,5 para cuando Φ (Cm)= 0, 405 Y= = 54401x - 45106 para cuando Φ (Cm)= 0, 644 2. La pendiente determinada en el numeral anterior corresponde a la resistividad del conductor utilizado. Con ayuda de este valor identifique el material correspondiente en la Tabla 4.1.

Conclusión: La configuración y características de los materiales es lo que identifica a cada uno y le da la particularidad a cada elemento de poseer cierta resistividad ante el flujo de la corriente. El área y la longitud del conductor serán directamente proporcional a la resistencia es por ello que para transportar energía eléctrica por grandes caminos es necesaria la implementación de grande conductores.