LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N 5 LEY DE OHM

Transcripción

1 LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO N 5 LEY DE OHM FABIAN CAMPO QUINTERO ANDREA DIAZ ZULETA DIANA ESCOBAR PAVAJEAU EMMA HERRERA GRANADOS YUREIDIS NIÑO BALLESTERO Trabajo presentado como requisito de evaluación parcial en la asignatura de electromagnetismo al profesor Lic. Juan Pacheco Fernández UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERIA Y TECNOLOGICAS VALLEDUPAR/CESAR 2017

2 CONTENIDO OBJETIVOS... 3 MARCO TEÓRICO... 4 MATERIALES... 7 PROCEDIMIENTO... 8 ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIÓN BIBLIOGRAFÍA

3 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Comprobar experimentalmente la ley de Ohm OBJETIVOS ESPECIFICOS Emplear la ley de ohm para determinar valores de resistencia Establecer la relación entre corriente, voltaje y resistencia 3

4 MARCO TEÓRICO CIRCUITOS ELECTRICOS La ley de ohm se cumple en forma muy restringida, solo para materiales conductores de especial naturaleza, en circuitos de cierta forma y para corrientes constantes. La técnica hace uso tan extenso de estos circuitos que la ley de ohm resulta de gran importancia. Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí por los que puede circular una corriente eléctrica. La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Solo habrá paso de electrones por el circuito si este es cerrado. Los circuitos eléctricos son cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito. Los elementos utilizados para conseguirlo son los siguientes: Generador. Parte del circuito donde se produce la electricidad, manteniendo una diferencia de tensión entre sus extremos. Conductor. Hilo por donde circulan los electrones impulsados por el generador. Resistencias. Elementos del circuito que se oponen al paso de la corriente eléctrica. Interruptor. Elemento que permite abrir o cerrar el paso de la corriente eléctrica. Si el interruptor está abierto no circulan los electrones, y si está cerrado permite su paso. RESISTENCIA ELÉCTRICA La cantidad de corriente que fluye por el circuito depende: Del voltaje que suministra la fem. De la resistencia que opone el conductor al flujo de carga (resistencia eléctrica) La resistencia de un cable depende de la conductividad del material del que está hecho y también del espesor y de la longitud del cable. Para una presión dada pasa más agua por un tubo grande que por uno pequeño. 4

5 Análogamente para un voltaje dado, pasa más corriente por un cable de diámetro grande que por uno de diámetro pequeño. La resistencia eléctrica es menor en los cables gruesos que en los delgados. Los cables largos oponen más resistencia que los cortos. La resistencia depende de la temperatura. En la mayoría de los casos, un aumento de la temperatura se traduce en un incremento en la resistencia del conductor. La resistencia de ciertos materiales se hace cero a temperaturas muy bajas La resistencia eléctrica se mide en unidades llamadas ohms (Ω) En honor a Gerg Simon Ohm, físico alemán que estudio el efecto de la resistencia del cable en la corriente. Ley de Ohm La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simón Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: 1. Tensión o voltaje "E", en volt (V). 2. Intensidad de la corriente I ", en ampere (A). 3. Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito. Figura: Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la. Circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila. Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente 5

6 disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante. 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 fórmula o ecuación: Ecuacion 1 Donde, empleando unidades del Sistema internacional de medidas, tenemos que: I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (Ω). De acuerdo con la Ley de Ohm, un ohmio (1 Ω) es el valor que posee una resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V) de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A). La resistencia eléctrica, por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la fórmula general (independientemente del tipo de material de que se trate) para despejar su valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente: Ecuacion 1 6

7 MATERIALES 2 Multímetros UT33C. 1 Fuente de alimentación DC variable (Entrenador básico de electrónica y física). 4 Cables de conexión de 60 cm aproximadamente. 2 Protoboard de dos tableros centrales y dos externos. 1 Resistencia de potencia 5W4K7J. 4 caimanes pequeños metálicos. 7

8 PROCEDIMIENTO 1) En la protoboard conectamos la resistencia y la fuente eléctrica, tal como se muestra en la figura 1, cerciorándonos de que se encontraba apagada y con la perilla reguladora en cero volts. Realizando el siguiente montaje: Figura 1 Figura 2 2) Pusimos uno de los multímetros en el modo de medición de corriente directa (amperímetro), seleccionando la escala de corriente mayor para no exceder su capacidad. 3) Bajo las condiciones indicadas, conectamos el amperímetro en serie como se muestra en la figura 1. 4) Enseguida, pusimos el segundo multímetro en el modo de medición de voltaje (voltímetro) y seleccione la escala de 0-20 volts. Observe que este medidor debe conectarse en paralelo con la resistencia, tal como se muestra en la figura 3. 8

9 Figura 3 5) Una vez que revisamos todas las conexiones del experimento encendimos los medidores primero y, posteriormente, la fuente de voltaje. 6) A continuación, mediante la perilla de la fuente, aumentamos el voltaje hasta 3 voltios y medimos la corriente que pasaba por la resistencia, usando el amperímetro, en tanto que el voltaje lo medimos con el voltímetro. Tuvimos la precaución de no tomar en cuenta la lectura que marcaba la carátula de la fuente ya que no eran exactos los valores que indicaba. 7) Incrementamos el voltaje a 6 volts y llevamos a cabo las mediciones descritas en el paso anterior. 8) Incrementamos el voltaje a 9, 12, 15, 20 y 25 volts, midiendo para cada valor las cantidades indicadas en el paso 6 y Registramos estos valores en la siguiente tabla de datos: Tabla 1 RESISTENCIA Voltaje (V) Corriente (ma) Resistencia (Ω) 2,0 2,1 952,4 4,0 4,1 976,0 6,0 6,1 983,6 8,0 8,1 988,0 10,0 10,2 980,4 12,0 12,2 983,6 14,0 14,3 979,0 16,0 16,3 981,6 18,0 18,5 973,0 20,0 20,6 970,9 El voltaje y la corriente fueron medidas con el multímetro, la resistencia fue calculada de manera no experimental, usando la fórmula: R = V Ecuación 1 3 I 10 La medida de la resistencia teórica es: (1000 ± 50) Ω 9

10 Figura 4 9) Terminadas las mediciones, apagamos la fuente, desconectamos los medidores. 10) Obtuvimos tantos valores de resistencia como parejas de corriente y voltaje medimos. Con todos los valores de resistencia, calculamos: La resistencia promedio. La desviación promedio. El error porcentual. Así respectivamente: x = I n x n i=1 i Ecuación 2 R = R 1+R 2 + +R Ecuación 3 Solucion de la ecuacion 3: R = 976,9Ω 977Ω x = n i=1 (x i x ) n Ecuación 4 R = (R 1 R ) 2 +(R 2 R ) 2 + +(R 10 R ) 2 10 Ecuación 5 Solucion de la ecuacion 5: R = 9,5Ω 10Ω R ± R = (977 ± 10) Ω E = M m M x100% Ecuación 6 E = 988Ω 977Ω 988 x100% Ecuación 7 Solucion de la ecuacion 7: E = 1,1% 10

11 VOLTAJE (V) LEY DE OHM 11) Realizamos la gráfica de voltaje contra corriente, y obtuvimos lo siguiente: CORRIENTE (MA) 11

12 ANÁLISIS DE RESULTADOS Al realizar la práctica podemos observar y analizar que a medida de que aumenta el voltaje aumenta la corriente de igual forma, con base a esto podemos inferir o deducir que de acuerdo a la ley de ohm, la resistencia es constante. Se debe aclarar y tener muy en cuenta que no siempre la corriente aumentara proporcionalmente al voltaje, en la práctica anteriormente realizada se da el caso ya que nuestro circuito tiene una resistencia constante, es sencillo y no cuenta con otros componentes que puedan llegar a afectar la circulación de la corriente como tal. Componentes Como transistores, diodos, transformadores etc. Al momento de apreciar los valores que nos proporciona la fuente podemos notar que no son precisos, esto se debe a que el dispositivo no está diseñado para la medición de valores de voltaje si no para el suministro del mismo y corriente continua (VCC), dado este caso se hace realmente necesario y de gran importancia el uso del multímetro para así de esta manera poder hallar los valores correspondientes de potencia y corriente, ya que éste instrumento fue elaborado con cierta precisión para la medición de voltajes, corrientes, resistencias, entre otros. En los determinados casos el valor de la resistencia obtenida a partir de la ley de ohm (aplicable por tratarse de conductores óhmicos) no fue exactamente igual. Esto tiene una explicación y se debe a que la fuente no es muy precisa en cuanto al suministró de voltaje, y a que el multímetro no mide con extremada precisión y exactitud, y fundamentalmente a que no se está tomando en cuenta las caída de tensión a lo largo de los cables de conexión. 12

13 CONCLUSIÓN En este laboratorio de la ley de ohm aplicamos el conocimiento sobre los conductores óhmicos. El voltaje aplicado a la resistencia en el circuito no fue el mismo y la resistencia fue constante, por lo cual solo varió la corriente; en cada pareja de datos la resistencia calculada fue casi la misma, porque las diferencias son despreciables. También comprobamos que la corriente aumenta de acuerdo a como aumente el voltaje cuando la resistencia del circuito sea constante, y las resistencias que presentaron un mismo valor óhmico se diferencian en la energía que disipan al medio ambiente conocido. 13

14 BIBLIOGRAFÍA Álvarez, J. A. (s.f.). LA LEY DE OHM. Obtenido de Consultado Mayo de Kiley, M. R. (s.f.). Circuitos electricos y ley de Ohm. Consultado Mayo de