LABORATORIO N 2 IMPRIMIR.docx

INFORME DE LABORATORIO Nº 2 LEY DE OHM I.

OBJETIVO: 





II.

Es investigar y analizar las tres variables involucradas en una relación matemática conocida como la ley de ohm Es determinar el comportamiento de los foquitos en diferentes circuitos .también analizaremos diferentes formas de conectas las pilas Es comenzar a experimentar las variables que definen el funcionamiento de un circuito eléctrico. Este es el primer practico de tres en los que analizaremos todas las variables de un circuito eléctrico corriente, voltaje.

FUNDAMENTO TEORICO:

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:

Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:   

 I  =

Intensidad en amperios (A) V  = Diferencia de potencial en voltios (V) ó (U)  R = Resistencia en ohmios (Ω).

Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando.

La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:

Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva

V - I  es

lineal, esto es si  R es independiente de

V  y

de  I .

III. 

INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE LABORATORIO: Programa Data Studio instalado: Este software esta diseñado para usarse en el entorno de windows y sirve como medio de comunicación con el usuario, facilita el analisis de los datos adquiridos y permite el manejo de sensores.

Interfaz Science workshop:

Multimetro digital

Sensor de voltaje

Resistencias (10 ohmios)

Tablero Electronico AC/DC Cables de conexion

PARTE IA: CONFIGURACION DEL COMPUTADOR (RESISTOR DE 10 OHMS) 1) Conecte la interface de Science Workshop al computador, encienda la interface y el computador. 2) Conecte los cables de red tipo banana en los puertos de salida de la interface. 3) En la pantalla principal, haga un clic en la Data Studio para abrir el archivo, a continuación aparecen cuatro opciones, escoja crear experimento y realice un doble clik. Puede visualizarse en la pantalla del computador una fotografía del Science Workshop, haga un clik en la salida de la interface y automáticamente aparecerá la pantalla del generador de señal. En el generador de señal deben realizarse diversos ajustes: seleccionar una onda de tipo triangular. Amplitud  pico de la onda en 3000 voltios; frecuencia de 60000 Hertz y una frecuencia de muestreo de 5000 Hertz. Realizar un clik en mediciones y frecuenci a, activar los iconos de “medir voltaje de salida” y “medir corriente de salida”.

PARTE IIA: CONFIGURACION DEL EQUIPO – PARA EL RESISTOR DE 100 OHMS. .No es necesario calibrar el sensor, ya que en esta actividad, la interface es el sensor. 1 Coloque un resistor de 10 ohms en el par de resortes más cercanos a las tomas en forma de  banana, en la esquina derecha e inferior del tablero electrónico AC/DC. 2 Conecte los cables de red tipo banana que salen los puertos de la interface en las tomas enforma  banana del tablero AC/DC.

de de

PARTE IIIA: TOMA DE DATOS-RESISTOR DE 10 OHMIOS 1 En la parte inferior de la izquierda de la pantalla, haga un clik  en “grafico” el programador me permite escoger  el tipo de grafico que usted desee visualizar. Para este caso, escoja el grafico de voltaje de salida y aparecerá Voltaje (V) versus Tiempo (T).Como el objetivo es medir Voltaje versus intensidad de corriente; haga un clik en la parten superior de la pantalla, donde dice “corriente de salida” y arrastre con el mouse hasta el eje horizontal de su gráfico.

Corriente de salida

Grafico

2. Inice el registro de datos dándole un clik  al botón de “inicio” que esta en la parte superior de la pantalla. Observar el rastro de la tensión vs corriente que se forma durante unos segundos y luego detenga la medición de datos; haciendo un clik en el botón “detener”(que esta en el mismo lugar don de antes decía inicio). Para observar mejor grafico, seleccione el icono “optimizar escala” (en la parte superior del grafico) y automáticamente el programa adecua los eje a los datos del experimento. 3. Determine la resistencia del resistor. En el grafico de voltaje vs corriente, utilice el cursor para hacer clik un rectángulo en torno a una región que sea relativamente recta. R esistencia (resistor de 10 Ω)= 0,10 Voltios/amperios

PARTE IB: CONFIGURACION DEL COMPUTADOR. (BOMBILLO) Cambie la amplitud y la frecuencia de la onda de salida CA. Haga clik en la ventana del generador de señales  para que se active. Realice los siguientes ajustes: Coloque una amplitud pico de la honda en 2500 Voltios y una frecuencia de 10000 Hertz. Se continua trabajando con una honda triangular de frecuencia de muestreo de 5000 Hertz. Verifique que estén activos los iconos de medir “voltaje de salida” y medir corriente de “salida”.

PARTE IIB: CONFIGURACION DEL COMPUTADOR. (BOMBILLO). 1. Retire la resistencia anterior de los resortes del tablero electrónico AC/DC. 2. Utilice dos de los alambres de 10´´ y conéctese entre las tomas en forma de banana del tablero electrónico AC/DC y el componente pro encima y por debajo de los resortes de 3 voltios, como se muestra en la figura.

PARTE IIIB: TOMA DE DATOS. FILAMENTOS DEL BOMBILLO La toma de datos se realizara de la misma manera como se hizo para resistencia de 10 ohms. Recuerda dar un click en el gráfico y hacer el arrastre para obtener en pantalla el grafico de voltaje vs corriente de salida. Realizar un click en inicio para comenzar el registro de datos. Observar en pantalla el grafico de voltaje vs corriente de filamento del bombillo. Espere unos segundos y luego detenga la medición de datos. Observe que a medida que se grafica la figura, el bombillo prende y apaga en diversos instantes de tiempo. Ajuste la escala si es necesario

En la pantalla, debe aparecer una figura como la que se muestra en la figuraSeleccione un tramo de la curva un recuadro, luego haga un click con el botón derecho del mouse para obtener las coordenadas en varios puntos de la gráfica. Dividida el voltaje entre la corriente en cada punto. Y poner tabla para tomar los datos generales.

Seleccione un tramo de la curva un recuadro, luego haga un click con el botón derecho del mouse para obtener  las coordenadas en varios puntos de la gráfica. Dividida el voltaje entre la corriente en cada punto. Y poner tabla  para tomar los datos generales.

Procedimiento general 1) Selecciona una resistencia de las que dispones en el tubo de plástico .utilizando el código de colores decodifica el valor de la resistencia y anota este valor en la primer columna de la tabla.

Como medir corriente: 2) Implementa el circuito de la figura 3.1a 3) Coloca el selector del multímetro en la escala de 200mA .Conecta el circuito y lee la intensidad de corriente que circula por la resistencia. Anota este valor en la segunda columna de la tabla 3.1. 4) Cambia la resistencia pro una de diferente valor. Anota su valor en la tabla 3.1, luego mide y toma nota de la corriente (pasos 2 y 3).

Como medir tensión 5) Desconecta el multitester conecta un cable entre el terminal positivo dela píla y el extremo de la resistencia como en la figura 3.1b. Modifica la escala del multímetro para medir 2VDC y conecta las puntas como se indica en la figura 3.1b. Utilizando la primera resistencia, mide el tensión y anótalo en la tabla 3.1. 6) Cambia las resistencias y realiza todas las mediciones necesarias para completar la tabla 3.1.

ANÁLISIS DE DATOS Procedimiento I (CIRCUITOS CON RESISTENCIAS) 1) Seleccione tres resitencias

2) Calcula el cociente Tensión/Resistencia para cada juego de datos. Compara los valores que calculaste con los valores que mediste de la corriente.

Resistencia, Ω

Corrientes, A

Tensión, V

Tensión/Resistencia

10

0.14

1.39

7,3

20.2

0.06

1.39

0,06

30.1

0.04

1.39

0,05

Tabla 3) Seleccione tres resistencias. Anota su código de colores en la tabla. Llamaremos a las resistencias R1, R2,R3. 4) Determine le valor de las resistencias utilizando el código de colores. Anota este valor en la columna resistencia codificada de la tabla. Anota el valor de la tolerancia según lo indica el color en la columna correspondiente. 5) Utiliza el data estudio y ajuste la pendiente de cada resistencia para medir el valor experimental de las resistencias y anota estos valores en la tabla (Resistencia Medida). 6) Determina el porcentaje experimental de error de cada resistencia y anótalo en la columna apropiada.

%de Error =[(Medido – Codificado) / Codificado] x 100%

R1 R2 R3

1° cafe cafe cafe

Colores 2° 3° negro rojo negro Verde negro Amarillo

4° dorado dorado dorado

Resistencia Codificada 1KΩ 100 K Ω 100 K Ω

Resistencia medida 1,000 Ω 100,0000 Ω 1000,000 Ω

% de Error 5% 5% 5%

Tolerancia Data 9,97 K Ω 9,97 K Ω 96.2 K Ω

multi 09.96K Ω 996 K Ω 95,3 K Ω

7) Conecta las tres resistencias valor que utilizaste en el experimento 4 en serie (fig. 5.1.) Con dos cables conecta las pilas, presta atención que cable debes conectar al terminal positivo y cual al negativo. 8) Utiliza el multímetro para medir la tensión o sensor de voltaje (tensión) en cada resistencia y en las combinaciones indicadas de la fig. 5.1. Ten cuidado con la polaridad de las puntas del multímetro (rojo en positivo, negro es negativo). Toma nota de tus mediciones.

R1 R2 R3 R12 R23 R123

9)

1KΩ 1000 K Ω 100 K Ω 101 K Ω 1100 K Ω 1101 K Ω

V1 V2 V3 V12 V23 V123

0.02 Ω 2.35 Ω 0.23 Ω 2.355 Ω 2.701 Ω 2.706 Ω

Ahora implementa el circuito paralelo de la fig. 5.2 utilizando las mismas resistencias. Mide la tensión en cada una de las resistencias y las combinaciones y toma nota. Ten cuidado con las polaridades.

10) nota.

R1 = 1Ω

V1= 2.7

R2 =1000 K Ω

V2=2.7

R3 =100 K Ω

V3=2.7

R123 =1101 K Ω

V123=2.7

1) Conecta las resistencias formando el circuito mixto de la fig. 5.3 Realiza las mediciones y toma

Procedimiento II (CIRCUITO CON FOQUITOS) PARTE A

1) Utiliza 3 cables para conectar un foquito a una de las pilas de manera que se encienda, recuerda de usar  una llave (como el experimento 1) para encender y apagar el foquito. No dejes encendido el foquito innecesariamente porque te quedaras sin pilas para completar los experimentos. 2) Usa los cables que sean necesarios para conectar otro foquito en el circuito y que este también se encienda. Antes de realizar las conexiones comenta tus planes con tu compañero. Utiliza una llave interruptora (resorte) para encender y apagar los foquitos. Una vez que tu circuito funcione correctamente haz un diagrama del circuito. 3) Si aflojas el foquito el otro foquito ¿queda encendido o apagado, porque? 4) Diseña un circuitoque te permita encender los tres foquitos de manera que todos se enciendan con la misma intensidad. Realiza el diagrama del circuito una vez que funcione correctamente. ¿Qué piensas que el circuito es un circuito serie o paralelo? 5) Diseña un circuito que encienda dos foquitos con la misma intensidad y una con una intensidad indiferente.

CUESTIONARIO a)

¿Qué es la ley de ohm? Es cuando la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia.

b) La ley de ohm dice que la corriente es equivalente al cociente tensión/resistencia. ¿concuerdan tus datos con lo que dice la ley de ohm? La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de  proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.

c) Utiliza el data studio capture la grafica y ajuste la pendiente de cada resitencia para medir el valor experimental de las resistencias y anota estos valores en la tabla.

R1

Colores 1° 2° 3° cafe negro rojo

R2

cafe

negro

R3

cafe

negro

d)

4° dorado

Resistencia Codificada 1KΩ

Resistencia medida 1,000 Ω

% de Error 5%

Verde

dorado

100 K Ω

100,0000 Ω

5%

Amarillo

dorado

100 K Ω

1000,000 Ω

5%

Tolerancia Data multi 9,97 09.96K  KΩ Ω 9,97 996 K  KΩ Ω 96.2 95,3 K  KΩ Ω

Determine el porcentaje experimental de error de cada resistencia y anótalo en la columna apropiada. %de Error =[(Medido – Codificado) / Codificado] x 100%

El margen de error cuando es dorado es el 5% y cuando es plateado será el 10% Generalmente el margen de error siempre será el 5% porque… Las resistencia están creadas con un margen de 5% si no pasara eso la intensidad de corriente es máximo y eso hace que vuele la resistencia.

e) ¿Cuál es l relación entre el % de error y la tolerancia de fabricación de tus resistencias? Se podría necesitar una resistencia con un valor nominal de 100 Ω (ohms), pero también tener una tolerancia de 1%. Esto significa que cualquier resistor que se enc uentre dentro del rango de 99 Ω a 101 Ω es aceptable. Podría

no ser razonable especificar una resistencia con un valor exacto de 100 Ω en algunos casos, porque la resistencia exacta puede variar con la temperatura, corriente y otros factores más allá del control del diseñador.

f) ¿Cuáles son las posibles fuentes de error en este práctico? ¿Cómo crees que afectaría tus mediciones? 

Errores personales.



Errores digitales



Errores en los manipuleos

g) Haga un análisis completo de la resistencia equivalente e n serie o paralelo del procedimiento I y cuanto error se cometio.  N° 1 2 3

Serie R 1 KΩ 1000 KΩ 100 KΩ

Paralelo R 1 KΩ 1000 KΩ 100 KΩ

Serie V 0.02 2,35 0,23

Paralelo V 2.7 2.7 2.7

Error  10% 0,9 % 0.97%

h) ¿Cuál es la regla aparente para la combinación de resistencias en circuitos serie, y en circuitos paralelo? La resistencia en serie almacena o hace circular mas la corriente en cambio en paralelo la corriente se divide en cada resitencia. i)

En el grafico que realizaste, cual es la relación matemática entre la corriente y la resistencia.

En realidad en todo circuito o dispositivo, generalmente, no solo hay resistencias, también hay bobinas, condensadores, diodos, y otros componentes electrónicos. Cada uno de los componentes, presenta oposición al  paso de la corriente, pero esta no es “OHMICA”, es decir, no se cumple para ese circuito o dispositivo que: V = I x R  La ecuación matemática que describe esta relación es:

 j) Responda las preguntas en forma detallada a lo largo del procedimiento II (parte A, B, C) del experimento PARTE A  Nota: el foquito que utiliza el primer circuito ¿sigue igual, se ve más o menos brillante que antes? Puedes explicar ¿Por qué cambio, o pro que se mantuvo igual el brillo del foquito? 

Si aflojas un foquito, el otro foquito ¿queda encendido o se apaga, por qué?

o



No se apaga, POR QUE ESTA EN PARALELO

¿Qué piensas, que el circuito es un circuito serie paralelo?¿qué pasa si quitas uno de los foquitos?

 

Aumenta la intensidad del otro foquito

Diseña otro circuito diferente que te permita encender los tres foquitos de manera que todos se encienda con la misma intensidad pero diferente luminosidad que en el punto. Realiza el diagrama del circuito una vez que funcione correctamente.¿qué piensas, que el circuito es un circuito serie paralelo?¿qué  pasa si quitas uno de los foquitos? Comenta y toma nota. o



Permanece igual porque el circuito está en paralelo

Diseña otro circuito diferente que te permita encender los tres foquitos de manera que todos se encienda con la misma intensidad diferente. Realiza las conexiones. Haz el diagrama del circuito una vez que funcione correctamente. ¿Qué pasa si quitas uno de los foquitos? Comenta y nota.

PARTE B 

Conecta una pila a un foquito como el paso 1 usando un resorte como llave para poder apagar y prender  el foquito. Observa la intensidad con que prende el foquito. o



Ahora conecta la otra pila el circuito como se ve en la figura 2.1 ¿Cómo varia la luminosidad del foquito o



Aumenta la luminusidad

Conecta ahora las pilas como se ve en la figura 2.1b. ¿Cómo varia la luminosidad del foquito? o



La intensidad es fuerte en el foquito.

En paralelo la luminosidad es denso.

Finalmente, conecta las pilas como se ve en la figura 2.1c. ¿Cómo varia la luminosidad del foquito? o

No prende. Quiere decir q no ay encendimiento de luminosidad.

k) ¿Cuales son las reglas de operación aparentes para la conexión de foquitos en serie y en paralelo? La intensidad de corriente no tiene que variar de 0>10

l) ¿cuales son las reglas de operación aparentes para la conexión de las pilas en serie y en paralelo? El regulador hacia variar la intensidad de corriente

m) ¿ cual es la función del potenciómetro en el circuito? El potenciómetro regula la intensidad de la corriente

CONCLUSIONES En base al desarrollo de la práctica y al resultado de la misma podemos concluir lo siguiente:  Se comprobó la ley de Ohm y determinar la curva V  –  I para los resistores óhmicos, obteniendo una recta con pendiente positiva, esto nos dice que V es proporcional a I, y R es la constante de  proporcionalidad.  Se utilizó el código de colores para la obtención del valor de una resistencia, la cual nos dio 1kΩ±05%  Se obtuvo el valor de la resistencia mediante la pendiente del grafico dando como resultado de R   Se concluyó que la práctica fue un éxito debido a que el error fue muy bajo y a la dedicación y el empeño mostrado por parte del profesor, ayudante y alumnos.

BIBLIOOGRAFIA     

Guía de Laboratorio de Física C. ICF - ESPOL. Revisión III http://es.wikipedia.org/wiki/resistor  http://en.wikipedia.org/wiki/ley_de_ohm http://www.pps.k12.or.us/district/depts/edmedia/videoteca/curso3/htmlb/SEC_65.HTM http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema7/index7.htm