Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería Cursos Básicos 2016
Laboratorio de Física 102
o
Práctica N 10 LEY DE OHM Docente: Ing. Febo Flores Estudiante: Univ. Choque Chacon Paul Angel Fecha de realización:
09/ 05 / 2016
Fecha de entrega:
16/ 05 / 2016
LEY DE OMH 1. OBJETIVOS.
Validar la ecuación de ohm. Calculo de la resistencia mediante la ley de ohm. Interpretar la influencia de las resistencias de los instrumentos de medición. 2. FUNDAMENTO TEORICO 2.1. Ley de ohm.la ley de ohm comprara la relación entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito eléctrico como en uno hidráulico, llegando a la afirmación de que cuando se aumenta la fuerza electromotriz, se aumenta la corriente, entonces se dice que la corriente es directamente proporcional al voltaje ( fema). Otra interpretación es enunciar que la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, en este caso, si la resistencia se hace mayor, la corriente se hará menor. Entonces la representación matemática es:
En el experimento se s empleo un amperímetro para medir la intensidad de corriente y un voltímetro para medir la diferencia de potencial, según las dos siguientes disposiciones.
2.2. Influencia de la resistencia interna del voltímetro. En el circuito se ve que el voltímetro lee directamente la caída de voltaje en la resistencia pero en cambio, el amperímetro lee la intensidad que circula por la resistencia más la que circula por el voltímetro. El voltímetro para funcionar requiere de un bobinado, mismo que se constituye en una resistencia metálica RV “resistencia interna del voltímetro” . Aplicando la Ley de nodos a “x” y “y” de l a figura, tenemos que:
Entonces para que el amperímetro lea la corriente de la resistencia se tiene que cumplir: 2.3. Influencia de la resistencia interna del amperímetro. El circuito se ve que el amperímetro lee directamente la intensidad de corriente en la resistencia pero en cambio, el voltímetro lee la caída de tensión en la resistencia más la que cae en el amperímetro. El amperímetro para funcionar requiere de un bobinado, mismo que se constituye en una resistencia metálica RA “resistencia interna del amperímetro” . La caída de tensión entre “u” y “v” nos da usando la Ley de Ohm:
Entonces para que el voltímetro lea la caída de la tensión se tiene que cumplir:
3.
CALCULOS. DATOS EXPERIMENTALES.
Nº
V i[V]
I i[A]
Nº
V i[V]
I i[A]
1
3,067
0,09
1
2,842
0,08
2
2,678
0,08
2
2,545
0,07
3
2,086
0,06
3
2,034
0,06
4
1,701
0,05
4
1,347
0,04
5
1,375
0,04
5
1,138
0,03
6
1,043
0,03
6
0,836
0,02
7
0,494
0,02
7
0,478
0,01
8
0,41
0,01
8
0,254
0,005
Influencia de la resistencia interna del voltímetro
R despues del proceso R material
Influencia de la resistencia interna del amperímetro
R despues del proceso
32.8
32.9[ ]
33
R voltímetro R amperímetro
12.19[ K ] 0.3
Por regresión lineal determinamos las ecuaciones experimentales para las dos simulaciones. Para la influencia de la resistencia interna voltímetro
I R
Nº
V i
I i
(V i)^2
(I i)^2
V i+Ii
1
3,067
0,09
9,4065
0,0081
0,2760
2
2,678
0,08
7,1717
0,0064
0,2142
3
2,086
0,06
4,3514
0,0036
0,1252
4
1,701
0,05
2,8934
0,0025
0,0851
5
1,375
0,04
1,8906
0,0016
0,0550
6
1,043
0,03
1,0878
0,0009
0,0313
7
0,494
0,02
0,2440
0,0004
0,0099
8
0,41
0,01
0,1681
0,0001
0,0041
Ʃ
12,854
0,38
27,21358
0,0236
0,80075
27.2136 *0.38 8 27.2136
12.854 *0.80075 12.854
2
12.854 *0.38
8 27.2136
12.854
2
34.48
I
r
8 0.80075
8 0.80075 8 27.2136
12.854
0.0009 0.029 V
12.854 *0.38 2
8 0.0236
0.38
2
0,9934
V
Para la influencia de la resistencia interna voltímetro (corregida)
Nº
V i
I i
1
3,067
0,09
0,09024
2
2,678
0,08
0,08022
3
2,086
0,06
4
1,701
0,05
5
1,375
0,04
6
1,043
0,03
0,03008
7
0,494
0,02
0,02005
8
0,41
0,01
0,01003
I
fórmula
I
I R 1
I i(corregida)
0,06016
33
0,05014
12190
0,04011
0.0009 0.0291 V
Para la influencia de la resistencia interna amperímetro
I R
r
Nº
V i
I i
(V i)^2
(I i)^2
V i*Ii
1
2,842
0,08
8,076964
0,0064
0,22736
2
2,545
0,07
6,477025
0,0049
0,17815
3
2,034
0,06
4,137156
0,0036
0,12204
4
1,347
0,04
1,814409
0,0016
0,05388
5
1,138
0,03
1,295044
0,0009
0,03414
6
0,836
0,02
0,698896
0,0004
0,01672
7
0,478
0,01
0,228484
0,0001
0,00478
8
0,254
0,005
0,064516 0,000025
Ʃ
11,474
0,315
22,79249 0,017925 0,63834
22.7925 *0.315 8 22.7925
11.474 *0.6383 11.474
8 0.6383
2
0,00127
11.474 *0.315
8 22.7925
11.474
2
34.01
8 0.6383 8 22.7925
11.474
11.474 * 0.315 2
8 0.01793
0.315
2
0,9947
Para la influencia de la resistencia interna amperímetro (corregida)
Nº
V i
I i
Fórmula
1
2,842
0,08
2,8678
2
2,545
0,07
2,5681
3
2,034
0,06
4
1,347
0,04
5
1,138
0,03
6
0,836
0,02
0,8436
7
0,478
0,01
0,4823
8
0,254
0,005
0,2563
V
V R 1
0.3 33
V i(corregido)
2,0525 1,3592 1,1483
V
I
0.0029 0.292 V
Grafica de comparación.
0,089 0,079 0,069 0,059
I [A]0,049 0,039 0,029 0,019 0,009 0,25
0,75
1,25
1,75
2,25
2,75
V [Ω]
caida de voltaje
caida de voltaje (corregido)
caida de tensión con el amperímetro
caida de tensión con el amperímetro (corregido)
ideal
Lineal (caida de voltaje)
Lineal (caida de voltaje (corregido))
Lineal (caida de tensión con el amperímetro)
Lineal (caida de tensión con el amperímetro (corregido))
Lineal (ideal)
Realizamos la prueba de hipótesis para la ecuación experimental obtenida en el proceso de la influencia de la resistencia interna del amperímetro.
Nº
V i
I i
I i(teo)
e=I i-Ii(teo)
e^2
1
2,842
0,08
0,0808
-0,00082
6,79E-07
2
2,545
0,07
0,0721
-0,00208
4,32E-06
3
2,034
0,06
0,0570
0,00297
8,80E-06
4
1,347
0,04
0,0368
0,00319
1,02E-05
5
1,138
0,03
0,0307
-0,00065
4,26E-07
6
0,836
0,02
0,0218
-0,00176
3,10E-06
7
0,478
0,01
0,0112
-0,00122
1,49E-06
8
0,254
0,005
0,0046
0,00038
1,41E-07 2,92E-05
Ʃ
n
ei s I /V
i 1
n 2
2.92*10 6
5
0.0022
Para (a=0) n
V i 2 sa
i 1
sI /V
n
2
n
Vi 2
n
0.0022 *
V i
i 1
22.7925 8* 22.7925
11.474
2
0.0015
i 1
formulacion de la hipótesis: a
0
Hipótesis nula
Ho : 0
0.0029
Hipótesis alterna
Ho : 0
0.0029
Selección y cálculo estadistico t cal t 0.005,n
ateo.
aexp.
0
sa
0.0029 0.0015
=1.930
3.499
2
entonces t cal
t tablas
Para (b=1/33)
s I /V
sG
n
1 n
Vi 2 i 1
0.0022 2
n
22.7925
V i i 1
1 11.474 8
0.0009 2
formulacion de la hipótesis: Gteo
0.0303
Hipótesis nula
H o : 0.0303
0.0294
Hipótesis alterna
H o : 0.0303
0.0294
Selección y cálcul o estadistico t cal t 0.005, n
Gteo.
2
0.0303 0.0294 0.0009
sG
=0.981
3.499
entonces t cal 4.
Gexp.
ttablas
Bibliografía. Sear semasky “física universitaria” España Van der Merwe “Fisica General” México Editorial McGRAW – HILL 1991 Guía de laboratorio FIS-102 – Ing. Febo Flores
CUESTIONARIO
1. ¿usted cree que el hecho de escoger una resistencia cementada o una de carbón puede definir el nivel de linealidad en los resultados? - si, por que en el caso de las resistencias de carbón, son no lineales, esto quiere decir que su resistencia varía según, en este caso, la temperatura. Como el circuito se calienta, la resistencia varia y ya no sería R constante. 2. enuncie una ecuación equivalente a la ley de ohm aplicable a un sistema hidráulico usando las variables presión, caudal y longitud equivalente de tubería - en hidráulica, la intensidad sería equivalente al caudal, el voltaje a la presión y la longitud de la tubería a la resistencia, ya que mientras mayor sea la longitud de esta, ofrecerá mayor resistencia al paso del agua (viscosidad del fluido) Entonces presión es directamente proporcional al caudal. 3. ¿Qué conclusiones obtiene respecto a la diferencia de los resultados obtenidos en el experimento entre las dos configuraciones de conexión del voltímetro y amperímetro? -los resultados obtenidos según la figura 2 se acercan más al comportamiento ideal, no así la figura 3 ya que si bien la resistencia del amperímetro es pequeña, no se hace despreciable ante la resistencia usada en laboratorio (33 ohmios) 4. ¿considera que la resistencia se mantuvo constante mientras se obtenían lecturas? -sí, ya que este valor no vario tanto en todo el transcurso de cada simulación porque se mantuvieron los valores más bajos de corriente posible, evitando el calentamiento del materia. 5. ¿Cómo explica que los bobinados de los motores y reles tengan resistencia si están hechos de conductor de cobre? - porque el cobre, a pesar de ser un buen conductor eléctrico, tiene una resistencia específica, multiplicada por toda su longitud, ofrece una resistencia considerable. 6. ¿Cómo sería la representación gráfica i vs V de un superconductor? Averigüe la representación de la curva que relaciona i con V para un diodo, ¿Cómo interpreta esta característica?, ¿su resistencia en el primer y tercer cuadrante? - la gráfica i vs V de un superconductor seria casi vertical, al ser la resistencia muy baja, la conductividad sería muy elevada al igual que la pendiente de la recta. Esto quiere decir que se necesita muy poco voltaje para mandar una intensidad muy grande. -un diodo funciona como un interruptor que se cierra solo ante un determinado voltaje. Según la figura, el diodo permitirá que la electricidad circule a un bajo voltaje positivo o a un alto voltaje negativo. Es por eso que se dice que el diodo solo permite circular corriente positiva.
7. la termorresistencia o RTD un reconocido sensor de temperatura, no es mas que una resistencia metálica y cuyo coeficiente de temperatura a (coeficiente olveriano de temperatura) descrito en la ecuación 4 es constante. Averigüe la curva característica del RTD PT100 y represéntela
De esta grafica se puede observar que la pendiente es constante. 8. la ley de joule está dada por P=V i que representa la cantidad de calor en W que disipa una resistencia en un circuito de corriente continua, calcule la potencia máxima que tuvo que soportar la resistencia en el experimento, este cálculo es importante para reconocer si se sobrepasó el valor de la potencia nominal (pn) de la resistencia -como P=Vi… la potencia máxima es 3.067 V por 0.9 A=2.7503 W
9. ¿Por qué se recomienda trabajar con los valores más bajos de corriente posible? ¿Tiene algo que ver con el calentamiento de equipos? explique -por qué una alta intensidad aumenta la potencia disipada en calor, por la relación que vimos anteriormente. Como sabemos, los componentes electrónicos son sensibles al calor y pueden llegar a estropearse al aumento de la temperatura. 10. ¿Por qué aquellos elementos que son buenos conductores de electricidad, también lo son para el flujo de calor por conducción? - En un metal, los electrones que conducen la electricidad también pueden vibrar y transferir sus vibraciones con facilidad y por eso los metales suelen ser buenos conductores de calor.
