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Ley de Ohm: Resistencia, Resistividad y Materiales Óhmicos. Endrik Peluffo 1.a, Lucas Valdivieso1.b, Mayra Chavez1.c , 1. Ing. Eléctronica, 1.b Ing. Electrónica, 1.c Ing. Industrial, 2. 2 Docente 24-03-2011
RESUMEN Esta experiencia de laboratorio se fundamenta en la relación existente entre, resistencia, voltaje voltaje y corrientes contenidas todas estas en la llamada ley de ohm, durante esta práctica se trata de determinar el valor de la resistividad resistivid ad y de la conductividad de alambres alambres conductores tipo óhmico para una determinada temperatura, con el fin de conocer las características de estos materiales y distinguirlo de un material no óhmico. óhmico. Para esta práctica se usó el multímetro digital, fuente de DC, calibrador pie de rey entre otros instrumentos. Palabras claves: corriente, material óhmico, resistividad, resistencia. I.INTRODUCCIÓN
L
a ley de ohm expone que la densidad de corriente (La corriente por unidad de área,) es directamente proporcional al campo eléctri co E producido en un conductor cuando se conecta a una diferencia de potencial. Los materiales materiales que se comportan de acuerdo a esta ley se llaman materiales óhmico, para estos materiales la resistencia eléctrica depende de varios factores, la temperatura es uno de ellos. Cuando la temperatura de un conductor cambia, también lo hace su resistencia, esta variación no se puede describir con
la ley de Ohm, por lo que los materiales que tienen este comportamiento se les llama no óhmicos. En esta experiencia de laboratorio se pretende profundizar y analizar anali zar experimentalmente las propiedades de los materiales óhmicos para diferenciarlos claramente de los materiales no óhmicos.
II. MARCO TEORICO En los laboratorios realizados con anterioridad, se estudiaron conceptos como: diferencia de potencial, resistencia e intensidad eléctrica, estos conceptos están asociados y definidos por la Ley de Ohm, la cual establece una dependencia lineal entre el flujo de corriente y el voltaje obteniéndose el valor de resistencia en un determinado circuito, esta relación está dada por R = V/I
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También es necesario conocer que existen relaciones entre el voltaje y la intensidad donde la resistencia puede ser óhmica o no óhmica dependiendo de la linealidad o no linealidad que posea esta. Sus relaciones serian gráficamente como las que se detallan a continuación:
Materiales óhmicos
Materiales NO óhmicos
Es decir, un conductor recibe la denominación de "óhmico" o lineal si la diferencia de potencial Vab entre sus extremos es directamente proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por él.. y los m materiales cuya resistencia, obtenida con el cociente V ab/ I no es constante sino función de la intensidad i. son los materiales "no óhmicos". El concepto de "resistencia eléctrica " se interpreta entonces como la medida de la dificultad que el conductor opone al paso de la corriente eléctrica. La resistencia de un material óhmico no depende de la caída de potencial ni de la intensidad, sino del material como tal, su longitud, el área y uno de los factores más importantes: la temperatura. La resistencia varía con la temperatura de acuerdo a la siguiente ecuación. R = R [1 + (T ± T )] 0
0
R y T son la resistencia y temperatura de referencia. 0
0
Para comprender completamente esta experiencia debemos definir un término muy importante: la resistividad, que es la que expresa la relación entre la resistencia de un conductor y su tamaño R ! V
L A
III. MONTAJE Parte A: figura 1. Montaje para calcular la resistividad
Parte B: figura 2 montaje: características de materiales óhmicos
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Parte C: figura 3 montaje 2(con una bombilla): características de materiales no óhmicos
IV. PROCEDIMIENTO Esta práctica de laboratorio se desarrollo en tres partes. Parte A: Medida de la resistividad Se monta un cable conductor en una regla para determinar la resistividad de este a cierta temperatura (Figura 1) y cierto diámetro con longitud variable. y
Se registran los datos en una tabla que relaciones la resistencia de acuerdo a la longitud del alambre. Parte B: Características de materiales óhmicos Hacer el montaje como la muestra la figura 2. Luego medir la resistencia del resistor. Se registran los datos en una tabla que relacione el voltaje que se debe aplicar a medida que aumenta la corriente en el r esistor. Parte C: Características de materiales No óhmicos Se arma el montaje de la figura 2 pero para el caso de una bombilla de 60 W, como se muestra en la fig.3. y se mide la resistencia de diha bombilla y
y y
y
y
Se registran los datos en una tabla que relaciones la corriente adquirida a medida que se aumenta gradualmente el voltaje.
V. DATOS OBTENIDOS Para cada montaje, se obtuvieron los siguientes datos.
Parte A: Medida de la resistividad
Material 1: alambra resistivo de forma cilíndrica Temperatura: Diámetro: 0,01mm Radio: Longitud:
Relación entre longitud y resistencia: Longitud (m)
Resistencia ()
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Tabla 1. Material 2 : alambra resistivo de forma cilíndrica Temperatura: Diámetro: 0,04 Radio: Longitud: Relación entre longitud y r esistencia: Bombilla
Longitud (m)
Resistencia ()
Tabla 2
Parte B: Características de materiales óhmicos
Material: Resistor de 500W/90mA Resistencia del resistor: Relación entre el voltaje correspondiente a cada valor de corriente dada: Resistor Voltaje (V)
Corriente (I)
1,1
2
3
6
4,5
9
6,4 10,5 13,1 15,7 17,7 20,4 22,6 25,7 27,9 30,9 33,6 36 38,6
Escala de corriente (10mA)
10 mA
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
100 mA
Voltaje (V)
Corriente (I)
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100
130 160 180 200 220 240 250 280 290 305 320 340 350 355 370 380 390 400 420 430
Escala de corriente (10mA)
500 Ma
5 Tabla 3.
Parte C: Características de materiales No óhmicos
Material: Bombillo de 60W/110V, Resistencia inicial del bombillo: Relación entre la corriente correspondiente a cada valor del voltaje dado Tabla 4 Resistencia final del bombillo:
VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS El análisis de los resultados obtenidos se realizara de acuerdo a las fases en las que se desarrollo la práctica, así.
Análisis parte A: o
Área del alambre 1:
o
Registro de la resistividad: Área Transversal:
aterial: Material 1
R ()
0,36
0,51
0,66
0,75
1.623.903,86
3.247. 807,7 3
4.871. 711,5 95
6.49 5.61 5,46
Temperatur Promedio de resistividad:
a: 28 C
Tabla 5. Comparando estos datos con los de la tabla 1 del anexo el material 1 está entre el plomo y el cobre. o
Grafica de Resistividad en función de lon gitud sobre área:
7,000,000.00 6,000,000.00 5,000,000.00 4,000,000.00 3,000,000.00
Series1
2,000,000.00
1,000,000.00 0.00 0.36
0.51
0.66
0.75
6 Grafica 1
Análisis parte B:
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Análisis de datos montaje 2
V vs I 50 45
y = 0,5089x R² = 0,9989
40 35 30
RESITENCIA
25 20
Linear (RESITENCIA)
15 10 5 0 0
20
40
60
80
100
Valor experimental del a resistencia De la forma grafica
Teóricamente R=V/I Entonces R= Vprom / Iprom = 45,10/22.95 R=1,96 Visualizando el comportamiento dela grafica anterior se podría afirmar que el el resistor tiende a comportarse como un dispositivo óhmico debido a que la diferencia de potencial a través del resistor es proporcional ala corriente y lo podemos observar en la grafica anterior
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V vs I 500
y = 3.018x + 142.0 R² = 0.982
450 400 350 300 250
Corriente (mA)
200
Linear (Corriente (mA))
150 100 50 0 0
50
100
150
Valor experimental del a resistencia De la forma grafica
Teóricamente R=V/I Entonces R= Vf / If = 23.225 Experimentalmente se tiene que: R 0 = 22 R f =38M Visualizando el comportamiento dela grafica anterior se podría afirmar que el resistor tiende a comportarse como un dispositivo óhmico debido a que la diferencia de potencial a través del resistor es proporcional a la corriente y lo podemos observar en la gráfica anterior, el error producido entonces esta dado ya sea por la antigüedad de los instrumentos o del bombillo mismo, resaltando además una inestabilidad en el medida que marcaba el multímetro.
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VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
