UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL LABORATORIO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS 1.4 EXPERIMENTO N°5 LA LEY DE OHM
ESTUDIANTE: JANNESY RANGEL M. 8 – 898 924 – 898 – – 924 GRUPO: 1II – 1II – 121 121 PROFESOR: ING. ÁNGEL HERNÁNDEZ
FECHA DE ENTREGA LUNES 4 DE SEPTIEMBRE DE 2017 HORA: 8:40 A.M. – A.M. – 10:20 10:20 A.M.
INTRODUCCIÓN
En este laboratorio estudiaremos la corriente directa, que es un movimiento de electrones. Cuando los electrones circulan por un conductor, encuentran una cierta dificultad al moverse. A esta "dificultad" se le llama Resistencia eléctrica. Pondremos en práctica La ley de Ohm, el cual 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 y compararemos los resultados teóricos y experimentales para ver que tan aproximados son y verificar que tan efectiva es la Ley de Ohm.
ANEXO N°1 Procedimientos Página 5-3 1. Use el ohmímetro para medir la resistencia entre las terminales del voltímetro 150 V c-d. R = 190.2 kΩ 2. Mida la resistencia del amperímetro de 2.5 A c-d. R= 0.04 Ω 3. Mida la resistencia del miliamperímetro de 500 mA c-d. R = 0.41 Ω 4. ¿Es mucho mayor la resistencia interna del voltímetro que la de los dos medidores de corriente? ¿Puede explicar por qué? R = Sí. Porque el voltímetro debe llevar una resistencia interna alta para poder realizar las mediciones de potencial eléctrico, esto debido a que para hacer una medición de voltaje se lo debe conectar en paralelo con el circuito y de esta manera puede realizar correctamente la medición.
6. Conecte la fuente de energía y haga girar lentamente la perilla de control de voltaje de salida (en el sentido de las manecillas del reloj) hasta que el voltímetro de 0-200V c-d conectado a la carga de 300 ohms indique 20 V c-d. El miliamperímetro de 0-500 Ma c-d indicará la corriente que pasa por el circuito. Anote este valor en el espacio correspondiente de la tabla. Haga lo mismo para los diferentes voltajes que se indican en la Tabla 5-1. Reduzca el voltaje a cero y desconecte el interruptor de la fuente de energía. VOLTS MiliAMPS
0
20
40
60
80
100
120
0
0.080
0.140
0.200
0.270
0.330
0.400
Tabla 5-1
7. Grafique las corrientes anotadas (a los voltajes indicados) en la Tabla 5-1, sobre la gráfica que aparece en la figura 5-4.
Corriente Vs Voltaje 0.45 0.4 0.35
] A 0.3 m [ 0.25 e t n 0.2 e i r r 0.15 o C
0.1
0.05 0 0
20
40
60
80
100
120
140
Voltajes [ Volts ]
Figura 5-4
8. Trace una curva continua por los puntos marcados. ¿Es directamente proporcional la corriente al voltaje (¿se duplica, triplica, etc., la corriente cuando el voltaje se duplica, triplica, etc.? La corriente es directamente proporcional al voltaje, cuando el voltaje se duplica, triplica, etc., la corriente también.
9. Con los valores de I y E de la tabla que aparece en el procedimiento 6, calcule las relaciones de E/I correspondientes a cada caso. Anote sus cálculos en la Tabla 5-2. E E/I
20
40
60
80
100
120
250
285.71
300
296.30
303.03
300
Tabla 5-2
10. El valor promedio de E/I es 289.17. Observe que la relación entre el voltaje aplicado a la resistencia y la corriente que pasa por ella es un valor constante denominado resistencia. / =
+.++.+
/ = .
11. A continuación, deberá comprobar que la corriente alternativa de la Ley de Ohm (I = E/R) es válido. Use el mismo circuito de la Figura 5-3. Conecte la fuente de energía y ajústela a 90 V c-d, de acuerdo la lectura que aparezca en el voltímetro conectando la resistencia de 300 ohms. Mida y anote la corriente que pasa por esta resistencia. = . −
Reduzca el voltaje a cero y desconecte el interruptor de la fuente de energía.
¿Es = = ? Sí, es 0.300 A
12. Ahora verificará que la otra forma de la de Ohm (E = I x R) es válida. Utilice el mismo circuito que aparece en la Figura 5-3; sin embargo, en esta ocasión, la resistencia se ajustará a 600 ohms. Conecte la fuente de energía y ajuste el voltaje de salida hasta que el medidor de corriente indique 0.2 amperes. Mire y anote el voltaje a través de la resistencia de 600 ohms. = 120.8 −
Reduzca el voltaje a cero y desconecte el interruptor de la fuente de alimentación. ¿Es = = . ? Sí, es 120 V 13. Ahora deberá medir el valor de una resistencia equivalente sin utilizar el ohmímetro. Emplee el mismo circuito que aparece en la figura 5-3. Conecte la fuente de energía y ajuste, el voltaje de salida de 60 V c-d, según lo indique el voltímetro conectado por medio de los interruptores hasta que el medidor de corriente indique aproximadamente 0.3 amperes. Reajuste el control de voltaje si es necesario, a fin de mantener 60 V c-d en la resistencia.
a. Aplique la ley de Ohm, el voltaje anterior (60 V) y la corriente (0.3 A), para calcular la resistencia equivalente que se tiene ahora en el circuito. =
=
.
= 200 Ω
Reduzca el voltaje a cero y desconecte el interruptor de la fuente de energía. b. Use la fórmula de la resistencia en paralelo y con las resistencias que conectó en paralelo calcule = 200 Ω
¿Concuerdan más o menos los valores de a) y b)? Los valores de a y de b si concuerdan.
14. Desconecte el circuito sin perturbar la posición de los interruptores de las resistencias. Utilice el ohmímetro para medir la resistencia equivalente del procedimiento 13. = 231 Ω
¿Concuerdan más o menos la lectura correspondiente a y el valor de calculada en el Procedimiento 13. (b)? Explique por qué. Sí, ambas resistencias concuerdan aproximadamente ya que son maneras experimentales y teóricas de sacar el resultado.
ANEXO N°2 Prueba de Conocimientos Página 5-5 1. Use la Ley de Ohm de diversas formas, para llenar los espacios en blanco de la Tabla 5-3. Nº E I R
1 6 2 3
2 125
5 25
3 4 0.50
4 9 3
8
3
5 72
6 12
6 5 10
7 12 3
8 12 30
0.50
4
0.40
9 100000
100 1000
10 120 1200
0.1
2. Un medidor de 3A c-d tiene una resistencia de 0.1 ohm. Si accidentalmente se le conectara a una línea de alimentación de 120 V c-d, ¿Cuál sería la corriente que pasaría por el instrumento? =
=
.Ω
= 1200 −
La corriente que pasaría por el instrumento sería de 1200 A.
¿Qué sucederá en tal caso? Como la corriente es mayor a lo que soporta, el medidor se descompondría.
3. Un medidor de 3A c-d tiene una resistencia de 0.15 ohms y porta una corriente de 2 amperes. ¿Cuál es el voltaje en sus terminales? =∙ = (0.15 Ω)(2) = 0.30
El voltaje en sus terminales es de 0.30 V.
4. Un medidor de 0-150 V c-d tiene una resistencia de 150,000 ohms. ¿Cuál es la corriente que pasa por el instrumento cuando se conecta a una línea de 120 V cd? =
=
, Ω
= 0.0008 = 0.8
La corriente que pasaría por el instrumento sería de 8 mA.
5. Un experimentador toca accidentalmente una línea de 240 V c-d. Si la resistencia de su piel es de 10,000 ohms, ¿Cuál es el valor de la corriente que pasa por su cuerpo? =
=
, Ω
= 0.0024 = 2.4
6. Una planta de electrodeposición tiene barras colectoras que portan hasta 10,000 amperes a 6 volts en corriente directa. El medio circundante es muy húmedo debido a un exceso de agua y electrolito. ¿Deben aislarse dichas barras y, de ser necesario, por qué? Sí es necesario aislarlas. El agua en esas condiciones es un buen conductor de electricidad y la magnitud de la corriente es mortal para el ser humano.
7. Se ha visto que las aves pueden pararse en cables de transmisión sin aislar y con voltajes hasta de 2,300 volts, y que aparentemente no sufren ningún daño. ¿Se debe esto a la naturaleza extremadamente seca de sus patas? ¿Por qué? No se debe a que sus patas sean muy secas, sino que tocan un solo cable a la vez. Un ave suele ser muy pequeña y tiene muy pocas posibilidades de tocar, al mismo tiempo, el cable y la tierra, o dos cables del tendido eléctrico. Lo normal es que el ave esté posada sobre un solo cable de alta tensión, sin entrar en contacto con nada más. En ese caso, no ofrece ningún camino alternativo al paso de la corriente para ir a tierra. Por supuesto, la electricidad podría entrar por una pata, atravesar el cuerpo, y salir por la otra, pero eso no sucede porque la corriente tiende a escoger siempre el camino más fácil y entre seguir de pata a pata por el cable, que no tiene prácticamente resistencia, y atravesar el cuerpo del ave que sí la ofrece, y mucha, elige lo primero. Así pues, los pájaros ni se enteran.
8. Un amperímetro que tiene una escala de 0-1A c-d y una resistencia de 1 ohm, se conecta a una fuente de 300 milivolts. ¿Qué valor indicará? =
=
Ω
= 0.300 = 300 −
CONCLUSIÓN
En este laboratorio pudimos comprobar la Ley de Ohm a la hora de hacer los cálculos teóricos y compararlos con los resultados experimentales, tomando en cuenta los márgenes de error son aproximadamente parecidos, concluyendo así que, al aplicar la Ley de Ohm, esta resulta ser muy efectiva y acertada. Se pudo concluir que podemos utilizar la Ley de Ohm de distintas formas para calcular las variables de la corriente (I), el voltaje (V) y la Resistencia (R).
BIBLIOGRAFÍA
Experimentos con Equipos Eléctricos Wildi y De Vito.
