PRACTICA N° 1 TÍTULO:
FIS – 200 LABORATORIO
POTENCIA ELÉCTRICA: EFECTO JOULE
FÍSICA BÁSICA III
NOMBRES Y APELLIDOS Univ. :
JHENNY GUISELA
SUB – GRUPO
A
VARGAS BRAVO
CARRERA:
CALIFICACIÓN RESUMEN PRACTICA: ………. /10% OBTENCIÓN DE DATOS: ………. /15% PROCESAM. DE DATOS: ………. /35% CUESTIONARIO: ………. /10% CONCLUSIONES: ………. /30%
INGENIERIA CIVIL
TOTAL: ………. /100%
FECHA DE REALIZACIÓN: 11/10/2018
FECHA DE ENTREGA: 25/10/2018
DOCENTE: Lic. WILSON BELGRANO
AUXILIAR: Univ. RODOLFO QUISPE APAZA
OBJETIVOS Determinar la potencia energética eléctrica generada por la corriente eléctrica. Observación Observación experimental del desarrollo de la energía eléctrica: Efecto Joule RESUMEN En el presente informe presenta el estudio experimental de los procesos de transferencia de energía entre un circuito y el medio ambiente, por medio de diversos equipos de medición y la determinación del equivalente eléctrico del calor. Se obtuvo un valor experimental del equivalente eléctrico de (5,612±0,312) J/cal. INTRODUCCIÓN En la práctica se plantean como objetivos básicos conocer por qué y cómo se realiza la transferencia de calor de una sustancia cuando esta se ve sometida a una corriente eléctrica y a partir de los datos obtenidos hallar un valor aproximado de la relación que existe entre una caloría con unidad de trabajo (Joule); Lo anterior se da como motivación al querer verificar la teoría que nos informa que en la transferencia de calor se realiza un trabajo. Se suele hablar de un flujo de transferencia de calor de A hacia B mientras existan cambios de temperatura. El proceso de una transferencia de calor se pensó en un principio que era el flujo de un fluido invisible e imponderable llamado calórico, el cual se producía cuando se quemaba una sustancia y podía fluir desde una región rica en calorías (temperatura elevada) a una región de menores calorías (temperatura más baja). Gracias a la habilidad experimental surgió lentamente la idea de que el flujo de calor es una transferencia de energía. Cuando tiene lugar una transferencia de energía en virtud exclusivamente de una diferencia de temperatura, se denomina flujo de calor. Toda resistencia eléctrica libera calor cuando una corriente eléctrica circula a través de ella. Esta conversión de energía eléctrica en calor es conocida como Efecto Joule La cantidad de energía generada ( ), al paso de una diferencial de carga ( ), ) y una diferencia de potencial ∆ es igual a: = ∗ ∆ = ∗ ∗ ∆
El calor liberado por la resistencia es absorbido por el medio que la rodea. La ley de Joule establece que la potencia con que se disipa energía eléctrica eléctrica en forma de calor en el resistor está dado por: =
= ∗ ∆
Considerando la primera ley de Ohm, la resistencia y la potencia pueden ser escritas de la siguiente forma: ∆ = ∗
= 2 ∗ =
∆ 2
La segunda ley de Ohm, establece que, la resistencia de un conductor en función de las magnitudes geométricas (longitud y su sección transversal ), está dado por: =
Dónde: ρ es la resistividad del conductor en Ohm -m
La siguiente tabla muestra los valores característicos de algunos elementos y sus aleaciones: TABLA-1: PROPIEDADES DE LOS METALES COMO CONDUCTORES.
4.- REALIZACIÓN Y MONTAJE Material y equipo Alambre de constantan Un amperímetro Un voltímetro Fuente de alimentación variable (0-25V) Dos bornes con aislador Dos pies cónicos Un carril óptico. Cables de conexión. Una regla con soporte Una masa
5.- TAREAS 5.1. Mida el diámetro del conductor y la longitud 0 anote en la tabla 5.2. Para cada incremento de tención anote el voltaje, la intensidad de corriente y el descenso del conductor (h) en la tabla 5.3. Determinar geométricamente el área y la longitud (L) y anote en la tabla 5.4. Para cada tensión y corriente calcule la potencia utilizando la relación y con estos resultados determinar la resistencia en cada caso utilizando la relación 5.5. Con los valores de la tarea calcular la resistividad eléctrica para cada incremento de tensión utilizando la ecuación 5.6. Realizar un diagrama de P Vs I2 y obtener la resistencia media y la resistividad media correspondiente al material utilizado. Y compare con el valor teórico de la tabla 5.7. Calcule el error de la resistividad.
8.- CUESTIONARIO 8.1.- ¿Describa la propiedad de la resistencia eléctrica? La resistencia eléctrica es la fuerza que rechaza o se opone a los electrones que se desplazan en algún material. La resistencia eléctrica es importante en la electricidad, ya que ayuda a limitar y controlar el voltaje y la corriente eléctrica en un sistema. Se utilizan resistores para regular la resistencia eléctrica en un sistema. Por ejemplo, para conectar una lámpara LED de 3 voltios en una ranura de USB de 5 voltios, se debe usar una resistencia de -2 voltios para que la luz no se queme. La resistencia eléctrica se m ide en Ohm (Ω). Una de las propiedades físicas de los materiales es su re sistencia física a la electricidad. Según su resistencia se dividen en dos tipos: Aislantes: son materiales con gran resistencia eléctrica como lo son, por ejemplo, el plástico y la cerámica. Conductores: permiten el libre flujo de los electrones debido a su baja resistencia eléctrica. Los metales, en general, son grandes conductores. La resistencia eléctrica varía dependiendo de otras características físicas del producto como: El grosor: mientras más grueso el conductor menor es la resistencia. La largura: mientras más largo, mayor es la resistencia. La conductividad: mientras menor es la resistividad, mayor será la conductividad. La temperatura: a mayor temperatura, mayor será la resistencia. 8.2.- ¿Cuál es la diferencia entre la resistencia y la resistividad? Definición de la resistividad. La resistividad es una medición básica de la saturación del fluido, está fluido, cantidad de fluido y tipo de roca. Esta resistividad medida por la hta puede ser utilizada para detectar hcs y estimar la porosidad del reservorio. Resistividad Es una propiedad de los materiales, independiente de la Forma y tamaño, de resistir al flujo de la corriente eléctrica. Mientras que la Resistencia de un material depende de la forma y dimensión. 8.3.- ¿Por qué un buen conductor eléctrico también podría ser un buen conductor térmico? Partiendo de que un conductor eléctrico es aquel que tiene electrones libres que permiten el movimiento de cargas, y de que un conductor térmico es aquel que tiene mayor facilidad de trasmitir la energía cinética entre sus átomos, pues en ambos casos se trata de un material que tiene mayor facilidad de movimiento atómico pues las vibraciones de las partículas se trasmiten más fácilmente. Queda claro que si uno tiene facilidad para una cosa, también la tiene para la otra, pues a nivel atómico son procesos muy parecidos. 8.4.- ¿Cómo puede determinar la energía eléctrica utilizando el experimento? Podrá observarse que la luz se enciende con materiales conductores mientras que, con aquellos que no son conductores la lamparilla no va a encenderse. Ello ocurre porque la electricidad no llega a alimentar el foco de luz, llega al material que no la conduce y allí detiene su circuito. Cuando la luz si aparece, quiere decir que el material que intercepta el cable si es conductor y por ende, conduce la energía permitiendo continuar con el circuito eléctrico. 9. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
La potencia disipada por la resistencia se transformó en calor. De esta manera se puede decir que el calor es una forma de energía; lo cual se demostró mediante la transformación de ecuaciones transcendentales. La relación entre la resistencia y la temperatura es directamente proporcional, ya que, a mayor resistencia se disipa mayor corriente y produce mayor movimiento en los alrededores. La relación entre el calor ganado por su medio más cercano y la energía potencial eléctrica perdida de la resistencia se transforma en calor. La cantidad de calor producida por el paso de la corriente a través de un conductores proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente, a la resistencia eléctrica del conductor ya al tiempo que circula la corriente. La energía total de un sistema aislado permanece constante. Por sistema aislado debe entenderse un conjunto limitado que no puede ceder energía al medio exterior ni tampoco recibirla de él.
