Laboratorio de electrotecnia
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Facultad de Ingeniería mecánica Universidad del Atlántico
LEY DE OHM María Sandoval 1; Luis Utria 1; Hankel Ripoll 1; Johaan Llanos 1; Edison Velez 2 Universidad del Atlántico
[email protected] 1: Estudiantes de ingeniería mecánica. 2: Docente de electrotecnia.
RESUMEN
El procedimiento experimental llevado a cabo en el laboratorio de electrotecnia de la Universidad Del Atlántico tuvo como objetivo principal determinar el valor de R para una resistencia (300 Ώ ) con el fin de aplicar la ley de Ohm, Ohm, para ello se elaboró elaboró un circuito y se midió la diferencia de potencial y la corriente del circuito formado para aplicar los cálculos correspondientes y hallar así el valor de la resistencia del circuito. Palabras Claves: Resistencia, diferencia de potencial, ley de Ohm, voltaje, corriente,
circuito.
ABSTRACT
The experimental practice carried out in the electrical engineering lab at the Atlantic University had as main objective to determine the value of R for a resistor (3 00Ώ) in order to apply Ohm's law, For that reason was developed a circuit and measuring the potential difference and current of the circuit formed to implement the calculations and after that to find the resistance value. K e y w o r d s : Resistance, Resistance, potential difference, Ohm's law, voltage, current, circuit.
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1- OBJETIVOS
(fem). La fem de una batería es el trabajo que esta efectúa por la cantidad de carga
Determinar aplicando ley de ohm
que pasa a través de ella y se mide en
el valor de R para una resistencia
voltios (V). Si se aplica un voltaje en los
de 300 Ώ.
extremos de un material conductor, se
Estudiar las características de las
esperaría que se produzca una corriente
resistencias, que sigue la ley de
de la misma magnitud. Sin embargo, hay
Ohm.
muchos factores que influyen en el flujo
Familiarizarse con el manejo de
de una corriente. Así como es difícil
los elementos de laboratorio tales
atravesar
como los conectores y la fuente
personas o como la viscosidad de un
de voltaje.
líquido afecta el flujo a través de un tubo,
una
habitación
llena
de
la resistencia del material por el cual pasa
2- INTRODUCCION
la
corriente
afectará
el
flujo
descarga. Cualquier objeto que ofrece una
resistencia
considerable
a
la
En los materiales conductores existen
corriente eléctrica se llama un resistor, la
cargas capaces de moverse libremente
mayoría de los artefactos eléctricos que
bajo la acción de un campo eléctrico. Si
utilizamos
se crea una diferencia de potencial entre
considerados resistores. Para cuantificar
dos puntos del conductor se puede hacer
la resistencia se puede aplicar un gran
que dichas partículas se muevan. Las
voltaje a través de un objeto y si produce
cargas móviles se denominan portadores
solo una pequeña corriente, ese objeto
de corriente y al número de cargas que
presenta una elevada resistencia; y si la
pasan por un mismo lugar en un segundo
corriente
se le llama intensidad de corriente y se
magnitud del voltaje, entonces el objeto
expresa, según el Sistema Internacional,
no
en amperios (A). Para que las cargas
pequeña. Las unidades de la resistencia
se muevan en una dirección se necesita
son voltio por amperio (V/A), también
energía, esto se obtiene de un generador
llamado
o batería que produce una diferencia de
George Ohm.
potencial llamada fuerza electromotriz
todos
los
producida
presenta
tiene
resistencia
Ohmios
en
días
la
o
honor
son
misma
es
al
muy
físico
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3- MARCO TEÓRICO
Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la
3.1-
LA LEY DE OHM
corriente
eléctrica
a
través
de
los
mismos,
cuando
el
valor
de
su
La Ley de Ohm, postulada por el físico y
resistencia varía, el valor de la intensidad
matemático alemán Georg Simón Ohm,
de corriente en ampere también varía de
es una de las leyes fundamentales de la
forma
inversamente
electrodinámica,
decir,
a
estrechamente
medida
proporcional.
que
la
Es
resistencia
vinculada a los valores de las unidades
aumenta
básicas presentes en cualquier circuito
viceversa, cuando la resistencia al paso
eléctrico como son:
de la corriente disminuye la corriente
a) Tensión o voltaje "E", en volt (V). b) Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).
c) Resistencia "R" en ohm (
) de la
carga o consumidor conectado al circuito.
la
corriente
disminuye
y,
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.
Figura
1.
Circuito
eléctrico
cerrado
compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica " R" y la
Postulado general de la Ley de Ohm
circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la
“El flujo de corriente en ampere que
propia pila.
circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o
voltaje
aplicado,
e
inversamente
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proporcional a la resistencia en ohm de
magnitud. La relación entre V, I, Z, se
la carga que tiene conectada.”
determina mediante la "Ley de Ohm generalizada".
3.2-
CONCEPTO DE IMPEDANCIA
En los circuitos de corriente alterna (AC)
(1)
Dónde:
los receptores presentan una oposición a la corriente que no depende únicamente
-
I: intensidad eficaz en A
de la resistencia óhmica del mismo,
-
V: tensión eficaz en V.
puesto que los efectos de los campos
-
Z: impedancia en Ω.
magnéticos variables (bobinas) tienen una influencia importante. En AC, la oposición a la corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que obviamente se mide en Ω.
Es decir, en un circuito de corriente continua, la impedancia tiene un ángulo de fase igual a cero, entonces a este caso
en
particular,
le
llamamos
resistencia. La impedancia puede calcularse como:
√
(2)
Dónde:
Figura
2.
Circuito
eléctrico
cerrado
compuesto por una fuente de corriente alterna, una resistencia (impedancia) y la circulación
de
corriente
eléctrica " I " suministrado por la fuente.
La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto en magnitud y fase, cosa distinta de los circuitos de corriente continua (CC) que sólo poseen
- Z: impedancia en Ω. - R: resistencia en Ω. - X: reactancia en Ω.
3.3-
FÓRMULA
MATEMÁTICA
GENERAL
DE
REPRESENTACIÓN DE LA LEY DE OHM Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar
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por
medio
de
la
siguiente
Fórmula
General de la Ley de Ohm:
Como ya conocemos, para trabajar con la fórmula es necesario que el valor de la intensidad esté dado en ampere, sin
(3)
embargo, en este caso la intensidad de la corriente que circula por ese circuito
Para calcular, por ejemplo, el valor de la
no llega a 1 ampere. Por tanto, para
impedancia "Z" en ohm de una carga
realizar
conectada a un circuito eléctrico cerrado
operación matemática de división, será
que
necesario
tiene
aplicada
una
tensión
o
correctamente
convertir
esta
simple
primero
los
voltaje "V" de 1,5 V y por el cual circula
500 miliamperios en ampere, pues de
el flujo de una corriente eléctrica de 500
lo contrario el resultado sería erróneo.
miliamperios (mA) de
Para efectuar dicha conversión dividimos
intensidad,
aplicamos la operación matemática que
500 mA entre 1000:
debemos realizar:
(5)
(4)
Como se puede observar, la operación
Como vemos, el resultado obtenido es
matemática que queda indicada será:
que 500 miliamperios equivalen
dividir el valor de la tensión o voltaje "V",
ampere, por lo que procedemos a
por el valor de la intensidad de la
sustituir,
corriente " I " , en ampere (A) . Una vez
numéricos para poder hallar cuántos ohm
realizada la operación, el resultado será
tiene la impedancia del circuito eléctrico
el valor en ohm de la resistencia "Z".
con el que estamos trabajando, tal como
seguidamente,
los
a 0,5
valores
se muestra a continuación: En este ejemplo específico tenemos que el valor de la tensión que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM), es de 1,5 V, mientras que la intensidad de la corriente que fluye por el circuito eléctrico cerrado es de 500 miliamperios (mA).
(6)
Como se puede observar, el resultado de la operación matemática arroja que el valor de la impedancia "Z" conectada al circuito es de 3 ohm.
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4- PROCEDIMIENTO
según el valor de voltaje que se
EXPERIMENTAL
necesitara. Se suministró a través de la
En el laboratorio de electrotecnia de la
fuente una diferencia de potencial
universidad del atlántico se armó un
de 50 V.
circuito para el cual se requiso de la
Se
ayuda de los siguientes elementos de la
midió
la
diferencia
de
potencial.
mesa:
Se midió la corriente en amperios.
Se repitió el procedimiento con
Una fuente.
diferencias de potencial de 80V y
Una resistencia.
100 V.
Un voltímetro.
Un amperímetro.
5- RESULTADOS Los
resultados
obtenidos
en
la
experiencia de laboratorio se presentan a continuación en la tabla 1.
1
50
50
0,18
2
80
80
0,30
3
100
100
0,36
#
Figur a 3. Mesa de laboratorio en la que
esultados obtenidos para el Tabla 1. R
se desarrolló la práctica de “ley de Ohm”
circuito elaborado con la resistencia de
para circuitos de corriente alterna.
300 Ώ.
Se elaboró un circuito, el cual
Con los datos observados en la tabla 1,
consistía
se puede elaborar un gráfico
en
una
resistencia
vs lo
variable y una fuente de corriente
cual nos arrojará una función lineal de la
alterna que permitía hacer ajustes
forma
, cuya pendiente es el
valor de la resistencia de nuestro circuito
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esto solo si nuestro material cumple las
dependerá
de
las
características
leyes de ohm, sin embargo si dicho
eléctricas del conductor. Para algunos
objeto no cumple las leyes el grafico
conductores, se cumple que la diferencia
obtenido será el de una curva semi-
de potencial entre sus extremos es
parabólica.
directamente proporcional a la intensidad de corriente que lo recorre, manteniendo constantes los demás parámetros que
120
afectan
la resistividad del conductor
(temperatura,
100
etc.).
proporcionalidad, e j a t l o V
se
Esta
conoce
con
el
80
nombre de Ley de Ohm.
60
No todos los elementos cumplen con esta
40
ley,
este
hecho
nos
permite
clasificarlos en: óhmicos o lineales y, no óhmicos o no lineales.
20
A los elementos óhmicos los llamamos
0 0
0,1
0,2
0,3
0,4
resistores
o
resistencias.
Para
un
Corriente
conductor óhmico, la relación
Grafico 1. Se observa la función que
define su resistencia, y es una constante
describe la relación entre la diferencia de
del elemento. La resistencia de los
potencial y la corriente para nuestra
materiales óhmicos depende de la forma
resistencia de 300Ώ. La pendiente de
del conductor, del tipo de material, de la
nuestro gráfico es el valor para nuestra
temperatura, pero no de la intensidad de
resistencia.
corriente que circula por él.
6- ANALISIS Y DISCUSIONES Cuando se aplica una diferencia de potencial ∆V a un conductor, circulará
por él una intensidad de corriente I. El valor
de esta intensidad de corriente
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, esta función cumple con las características de una función lineal por lo que la podemos relacionar con la ecuación canoníca de la recta
, donde al comparar obtenemos que la resistencia sea el inverso pendiente de la recta. Figur a 4. Se muestra como es la relación
Para el cálculo de la pendiente:
lineal para un material óhmico, y la
relación no lineal para un material no
óhmico.
y
Luego, con los puntos Para un conductor no óhmico, la relación
:
no es constante: depende del
valor de diferencia de potencial aplicado al mismo, o de la intensidad que lo
recorre. No se le puede asignar un único valor de resistencia.
Al hacer un análisis del grafico 1
notamos que la resistencia de 300 cumple
la
relación
lineal
corriente-
diferencia de potencial establecida por la ley de ohm, por ende la gráfica arrojada
Observamos que el valor obtenido a
nos permite calcular el valor de la
través de los cálculos y el valor nominal
resistencia. Tomando dos puntos en
de la resistencia son aproximadamente
particular de la gráfica se puede hacer un
iguales.
cálculo aproximado de la resistencia hallando la pendiente de la siguiente forma:
De
igual
forma
podremos
hallarlo
aplicando la ecuación 4 para cada una de las mediciones realizadas.
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factores externos como la temperatura o la humedad, lo que pudo haber afectado levemente los resultados del experimento
1
50
0,18
277,778
2
80
0,30
266,667
3
100
0,36
277,778
#
realizado y aumentado el porcentaje de error
medición
realizada
en
los
cálculos.
También
es
importante tener en cuenta que en la mayoría de los circuitos electrónicos
Tabla 2. Valores de resistencia para
cada
de
el
modernos no se puede utilizar la ley de Ohm para calcular los valores de la intensidad de corriente, diferencia de
laboratorio.
potencial
o
resistencia
del
material
porque no utilizan materiales óhmicos,
7- CONCLUSIONES
entonces los valores dependen de otros Se puede concluir después de analizar el
factores.
Gráfico 1, y realizar el cálculo de la pendiente de la recta obtenida que el valor
de
nuestra
resistencia
es
aproximadamente igual su valor nominal, por lo cual decimos que el material de ésta,
cumple
con
la
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS I.
mantenimiento.es/e-
anteriormente
learning/index.php?id=1&id_sec=
mencionada la ley de Ohm. La
precisión
utilizados
es
de muy
los
http://www.cifp-
7 instrumentos
importante
II.
otecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_
para
1.htm
obtener datos exactos, ya que cualquier variación en la medición del valor real
http://www.asifunciona.com/electr
III.
http://www.asifunciona.com/electr
puede afectar el resultado final del
otecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_
experimento. Es necesario realizar las
2.htm
mediciones con artefactos de calidad
IV.
nia/leyohmca.htm
para obtener lecturas precisas. Esto con el fin de reducir el error, puesto que cuando estos valores obtenidos en el laboratorio pueden ser afectados por
http://www.tuveras.com/electrotec
V.
http://es.wikipedia.org/wiki/Imped ancia
