Octubre 8, 2009 Código: 1807 Laboratorio de Física eléctrica
RESISTENCIAS EN SERIE Y EN PARALELO
Jean Paul flerez Solaez Email:
[email protected] Ingeniería electrónica
ABSTRACT With this experience, interact and wanted a simple check with ohm's law and how it completely describes how a material behaves when subjected to a current flow and how this phenomenon is expressed graphically as well You will see the resistors in a circuit to be connected in series and parallel.
RESUMEN Con esta experiencia, se busca interactuar y verificar de un forma sencilla con la ley de ohm y como esta describe por completo la forma en como se comporta un material al interactuar con un flujo de corriente y como se ve expresado este fenómeno gráficamente, además veremos como funcionan los resistores en un circuito al estar conectados en serie y en paralelo.
INTRODUCCIÓN Teniendo en cuanta las características de los materiales la ley de ohm los divide en dos grades grupos, los óhmicos y los no óhmicos los cuales serán estudiados en esta experiencia para verificar que relación hay entre estos materiales y la corriente, y saber diferenciarlos por diferentes métodos. También se elaboraran circuitos en serie y en paralelo con resistores (material óhmico) para analizar su comportamiento.
OBJETIVOS Objetivo general –
Establecer la relación entre materiales óhmicos y no óhmicos
Objetivos específicos – Establecer la relación empírica entre el voltaje V y la corriente I, para determinadas resistencias. – Establecer una relación empírica entre la corriente I y el voltaje V, para un diodo. – Identificar los códigos de colores de las resistencias para hallar su configuración en un circuito.
MARCO TEORICO Como resultado de su investigación, en la que experimentaba con materiales conductores, el científico alemán Georg Simon Ohm llegó a determinar que la relación entre voltaje y corriente era constante y nombró a esta constante resistencia. Esta ley fue formulada por Georg Simon 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 la densidad de la corriente, σ la conductividad eléctrica y el campo eléctrico, sin embargo se suele emplear las fórmulas simplificadas anteriores para el análisis de los circuitos. 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)
•
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.
Resistencia eléctrica Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, Ω. Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Esta definición es válida para la corriente continua y para la corriente alterna cuando se trate de elementos resistivos puros, esto es, sin componente inductiva ni capacitiva. De existir estos componentes reactivos, la oposición presentada a la circulación de corriente recibe el nombre de impedancia. Según sea la magnitud de esta oposición, las sustancias se clasifican en conductoras, aislantes y semiconductoras. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
Resistor Figura 1: Símbolos
Se denomina resistor al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En otros casos, como en las planchas, calentadores, etc., los resistores se emplean para producir calor aprovechando el efecto Joule. Es un material formado por carbón y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente máxima en un resistor viene condicionada por la máxima potencia que puede disipar su cuerpo. Esta potencia se puede identificar visualmente a partir del diámetro sin que sea necesaria otra indicación. Los valores más corrientes son 0,25 W, 0,5 W y 1 W. Existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciómetros.
Asociación de resistencias •
Resistencia equivalente
Figura 4. Asociaciones generales de resistencias: a) Serie y b) Paralelo. c) Resistencia equivalente
Se denomina resistencia equivalente, RAB, de una asociación respecto de dos puntos A y B, a aquella que conectada la misma diferencia de potencial, UAB, demanda la misma intensidad, I (ver figura 4). Esto significa que ante las mismas condiciones, la asociación y su resistencia equivalente disipan la misma potencia. Asociación en serie Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente. Para determinar la resistencia equivalente de una asociación serie imaginaremos que ambas, figuras 4a) y 4c), están conectadas a la
misma diferencia de potencial, UAB. Si aplicamos la segunda ley de Kirchhoff a la asociación en serie tendremos:
Aplicando la ley de Ohm:
En la resistencia equivalente:
Finalmente, igualando ambas ecuaciones se obtiene que:
Y eliminando la intensidad:
Por lo tanto, la resistencia equivalente a n resistencias montadas en serie es igual a la suma de dichas resistencias. Asociación en paralelo Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas la resistencias tienen la misma caída de tensión, UAB. Para determinar la resistencia equivalente de una asociación en paralelo imaginaremos que ambas, figuras 4b) y 4c), están conectadas a la misma diferencia de potencial mencionada, UAB, lo que originará una misma demanda de corriente eléctrica, I. Esta corriente se repartirá en la asociación por cada una de sus resistencias de acuerdo con la primera ley de Kirchhoff:
Aplicando la ley de Ohm:
En la resistencia equivalente se cumple:
Igualando ambas ecuaciones y eliminando la tensión UAB:
De donde:
Por lo que la resistencia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las resistencias. Existen dos casos particulares que suelen darse en una asociación en paralelo: 1. Dos resistencias: en este caso se puede comprobar que la resistencia equivalente es igual al producto dividido por la suma de sus valores, esto es:
2. k resistencias iguales: su equivalente resulta ser:
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para eta experiencia se verificara el comportamiento de las resistencias en un circuito al estar conectada entre sí de diferentes formas ya sea en serie o en paralelo. Se inicia construyendo el circuito como se plantea para la experiencia se configura el ordenador y la fuente de voltaje, se toman datos y se visualizan las graficas respectivas.
DATOS OBTENIDOS
Caso 1
FIGURA 1. Grafica par una resistencia y un diodo.
ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS En la grafica se puede observar la diferencia grafica que hay entre materiales óhmicos y no óhmicos al apreciar como varia esta al aumentar la corriente, para el diodo su grafica es una curva lo que os indica que es un material no óhmico ya que relación entre corriente y voltaje deja de ser equivalente en un punto dado, a diferencia de la resistencia que es un material óhmico ya que su relación voltaje corriente siempre es directa.
CONCLUSIONES Por medio de la experiencia se pudo verificar la relación existente entre el tipo de material y su comportamiento al paso de la corriente. Ya sean óhmicos o no óhmicos su importancia radica en su implementación y en la función que van a cumplir.
BIBLIOGRAFIA –
www.Wikipedía.com enciclopedia libre
–
notas de clase, física electricidad para estudiantes de ingeniería.
