FISICA III. Departamento de Física y Química Escuela de Formación Básica LEY DE OHM EN ELEMENTOS RESISTIVOS LINEALES Y NO LINEALES

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1 FISICA III Departamento de Física y Química Escuela de Formación Básica LEY DE OHM EN ELEMENTOS RESISTIVOS LINEALES Y NO LINEALES PRÁCTICO DE LABORATORIO Nº FÍSICA III Comisión laboratorio: Docente: Fecha (dd/mm/aa): Hora de inicio: Hora de Finalización: Placa N : Apellido y Nombre Legajo Carrera Medición de resistencias con voltímetro y amperímetro Recomendación: Leer práctico MEDICIÓN DE RESISTENCIAS EN SERIE Y EN PARALELO. a) Tester: Instrumento digital con múltiples funciones en este práctico se utilizará como: voltímetro, amperímetro. Para determinar los errores de medición consultar con el docente. El instrumento que se les entrega es de alta calidad y tiene que durar para muchos prácticos, para muchos años, CUIDELO. b) Voltímetro: Sirve para medir diferencias de potencial entre dos puntos. El potencial tiene como unidad el voltio, por eso se llama voltímetro. SE CONECTA EN PARALELO con la diferencia de potencial a medir, por ejemplo el potencial entre bornes de una resistencia. Tiene una resistencia interna muy alta 10 MΩ. Elija una escala apropiada de tensión continua DC. (ejemplo 0V).

2 c) Amperímetro: sirve para medir corriente a través de un conductor. La corriente tiene como unidad el Ampere, por eso se llama amperímetro. SE CONECTA EN SERIE con la corriente que se quiere medir, para eso hay que abrir el circuito y conectar el amperímetro en el lugar abierto. SIEMPRE EN EL CIRCUITO TIENE QUE HABER UNA RESISTENCIA EN SERIE con el amperímetro que limite la corriente. CONSULTAR CON EL DOCENTE ANTES DE CONECTAR. La resistencia interna de un amperímetro es pequeña, en algunos casos pueden ser décimas de ohm. Elija siempre al comenzar la escala más alta de corriente, (ejemplo 0 A). El instrumento tiene un fusible interno que se quemará si se supera la corriente máxima de la escala de 00 ma. d) Fuente de alimentación de corriente continua: Esta fuente entrega en su salida una tensión continua, (DC, CC) ajustable continuamente desde 0 V hasta 1 V, con una limitación de corriente ajustada por el docente y el alumno no debe tocar. El borne POSITIVO ES DE COLOR ROJO Y EL NEGATIVO DE COLOR NEGRO. El funcionamiento de esta fuente en forma simplificada transforma la electricidad de corriente alterna que viene por la línea de alimentación (enchufe o ficha) y por medio de un circuito electrónico rectifica la corriente y la regula, controlada por el potenciómetro de regulación. 1) Medición de una resistencia por medio de la Ley de Ohm: El valor de una resistencia se determinará midiendo la tensión en sus bornes por medio de un voltímetro, conectado en paralelo y la corriente que circula, por medio de un amperímetro conectado en serie. Con los valores obtenidos se aplica la Ley de Ohm R = V / I y se calcula el valor de la resistencia. a) Elija una fila de resistencias y una resistencia en particular, entre 0 Ω y 0 Ω aproximadamente (consultar con el docente el valor más conveniente) Nº de fila: Nº de resistencia: b) Conecte el voltímetro en paralelo (aproximadamente escala 0 V). c) Conecte el amperímetro en serie (aproximadamente escala 00 ma). d) Con la fuente desenchufada de la línea, conecte los terminales positivo y negativo. Llame al docente para verificar la conexión y él procederá a conectar la fuente y a encenderla, colocando la perilla de tensión en el máximo. e) Mida valores de tensión y su respectiva corriente: f) Dibuje la gráfica de I en función de V.

3 N Tensión [V] 1 Corriente [A] Gráfica 1: I en función de V para medición de una resistencia por medio de la Ley de Ohm. g) La inversa de la pendiente de la curva es el valor de la resistencia medida, R = V / I Evalúe el error de medición (consultar al docente). Cuidado con las unidades utilizadas. h) Qué tipo de curva obtuvo? Puede afirmar que el elemento medido es lineal? SI o NO. i) Describa otra forma de conectar el voltímetro y el amperímetro (qué sucede si se conecta primero el amperímetro en serie con la resistencia y luego el voltímetro en paralelo con la serie resistencia + amperímetro). Evalúe cuánto vale la resistencia interna del amperímetro en la escala utilizada (ejemplo en la escala de 00 ma el instrumento interno funciona con 00 mv con lo cual da una R interna = 1 Ω). Dibuje el circuito.

4 ) Medición de la resistencia dinámica de un diodo rectificador: Un diodo es un elemento utilizado en electrónica para rectificar la corriente alterna (se estudiará más adelante). El diodo tiene la particularidad de permitir circular corriente en un solo sentido y en el otro no. Esto se verifica cuando circula corriente en conexión directa, es decir, cuando se conecta el cátodo al polo negativo (el cátodo está marcado por una franja blanca en un extremo) y el ánodo al polo positivo. La curva I en función de V del diodo se obtiene conectando, en serie con el diodo, una resistencia de 100 Ω (provista en la plaqueta), un amperímetro (escala 00mA) y una fuente. En paralelo con el diodo, se agrega un voltímetro (escacla V) para la medición de tensiones. La conexión inversa, cátodo a positivo y ánodo a negativo no tiene circulación de corriente en el diodo. a) Dibuje un circuito con el conexionado descripto anteriormente. b) Arme el circuito y sin conectar la fuente a la línea de alimentación llame al docente para revisar la conexión. c) Mida cada 100 mv, nueve valores de tensión y de corriente. d) Dibuje la gráfica de I en función de V en la grilla de página siguiente. e) Describa la curva obtenida. Puede afirmar que el elemento medido es lineal? SI o NO f) Se puede definir una resistencia dinámica en cada punto de la curva haciendo el cociente entre la tensión y la corriente de cada punto: Rdi = Vdi / Idi., con i = 1 hasta 9.

5 N Vd Tensión [V] Id Corriente [A] Rd Resist. [Ω] Gráfica : I en función de V para medición de la resistencia dinámica de un diodo rectificador g) Escriba brevemente sus conclusiones: ) Medición de la resistencia dinámica de un diodo Zener: Un diodo zener es un elemento utilizado en electrónica para estabilizar la tensión en su conexión inversa. En la conexión directa se comporta como un diodo común descripto en el párrafo. En la conexión inversa no hay circulación de corriente hasta alcanzar la tensión de Zener (en el caso de la placa F es de, V), en cuyo caso la corriente aumenta abruptamente, para lo cual hay que limitarla con una resistencia en serie de 100 Ω. La curva I en función de V del diodo zener se obtiene conectando, en serie con el diodo, una resistencia de 100 Ω (provista en la plaqueta), un amperímetro (escala 0A) y una fuente. En paralelo con el diodo, se agrega un voltímetro (escala 0V) para la medición de tensiones.

6 a) Dibuje un circuito con el conexionado descripto anteriormente. b) Sin conectar la fuente a la línea de alimentación llamar al docente para revisar el circuito. c) Medir nueve valores de tensión (escala 0 V) y de corriente. d) Dibuje la gráfica de I en función de V. N Vz Tensión [V] Iz Corriente [A] Rz Resist. [Ω] Gráfica : I en función de V para medición de la resistencia dinámica de un diodo Zener. e) Describa la curva obtenida. Puede afirmar que el elemento medido es lineal? SI o NO f) Se puede definir una resistencia dinámica en cada punto de la curva haciendo el cociente entre la tensión y la corriente de cada punto: Rzi = Vzi / Izi., con i = 1 hasta 9.

7 g) Escriba brevemente sus conclusiones: ) Medición de la resistencia dinámica de una lámpara incandescente de W 1 V: Una lámpara incandescente tiene un filamento de un metal de alto punto de fusión (Tugsteno) y está inmerso dentro de un bulbo de vidrio que contiene un gas inerte (Argon). A medida que circula corriente eléctrica se produce el calentamiento del filamento por efecto Joule, hasta temperaturas próximas a 000 ºC. Si se mide la corriente en función de la tensión desde temperatura ambiente se observará la variación de la resistencia con la temperatura, evidenciado por la alinealidad de la curva. Elija una de las lámparas de la placa F y conecte en paralelo con la lámpara, un voltímetro (0 V) y en serie un amperímetro (0 A) junto con una fuente en serie. Dada la potencia de la lámpara y la tensión de 1 V se puede calcular la corriente que circulara por la misma y la resistencia de la lámpara P(W) = V / R l ; I l (A) = P(W) / 1 V. a) Dibujar un circuito con el conexionado descripto anteriormente.

8 b) Medir la resistencia de la lámpara a temperatura ambiente con el Ohmetro: Rlamp (ambiente): R lamp (comienzo de enrojecer 00 ºC) : R lamp (rojo amarillo 800 ºC) : R lamp (amarillo 1100 ºC) : R lamp (blanco 00 ºC) : c) Sin conectar la fuente a la línea de alimentación llamar al docente para revisar el circuito. d) Medir valores de tensión y de corriente. Anotando la luminosidad de la lámpara estimativamente, para calcular R lamp. e) Dibuje la gráfica de I en función de V N Vz Tensión [V] Iz Corriente [A] Rz Resist. [Ω] 1 Gráfica : I en función de V para medición de la resistencia dinámica de una lámpara incandescente de W, 1V. f) Describa la curva obtenida. Puede afirmar que el elemento medido es lineal? SI o NO 8

9 g) Se puede definir una resistencia dinámica en cada punto de la curva haciendo el cociente entre la tensión y la corriente de cada punto: Rlamp-i = Vlamp-i / Ilamp-i., con i = 1 hasta. h) Escriba brevemente sus conclusiones: ) Análisis de la potencia de las lámparas en serie y en paralelo: Utilizando las lámparas de la placa F se puede ver su luminosidad con la conexión individual con una fuente de 1 V midiendo en cada caso la corriente por cada lámpara, con el amperímetro en serie en escala de 0 A. a) IW = IW = I10W = b) Conexión de dos lámparas en paralelo, medición de la corriente. I total = c) Conexión de tres lámparas en paralelo, medición de la corriente. I total = d) Conexión de dos lámparas en serie alimentadas con 1 V, por qué una prende más que la otra, explique: 9