LEY DE OHM I.
OBJETIVOS -
II.
III.
Utilización de la ley de Ohm en la determinación de los parámetros. Voltaje, Corriente y Resistencia.
MATERIALES USADOS -
Fuente DC
-
Multímetro
-
Miliamperímetro
-
Resistores (poner resistencias usadas)
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Protoboard y/o panel.
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Conectores.
FUNDAMENTO TEÓRICO
1. Resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω). El elemento circuital llamado resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.
Resistencia de un conductor La resistencia de un material es directamente proporcional a su longitud e inversamente proporcional a su sección. Se calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de resistividad (diferente en cada tipo de material) por la longitud del mismo y dividiéndolo por su sección (área).
ρ = Coeficiente de reistividad del material l = Longitud del conductor s = Sección del conductor
Además de los conductores y los aisladores encontramos otros dos tipos de elementos: los semiconductores y los superconductores. En los semiconductores el valor de la resistencia es alto o bajo dependiendo de las condiciones en las que se encuentre el material, mientras que los superconductores no tienen resistencia.
2.Ley de ohm. En la ciencia, para producir un efecto debe existir una causa y como consecuencia, para producir un efecto la causa debe vencer la oposición presente. En electricidad esta regla se demuestra; la fuerza electromotriz es la causa, la corriente es el efecto y la oposición es la resistencia. La relación entre voltaje, corriente y resistencia se compara por analogía con un circuito eléctrico y uno hidráulico. Cuando se aumenta la fuerza electromotriz, se aumenta la corriente, entonces se dice que la corriente es directamente proporcional al voltaje(FEM), si aumentamos al doble el voltaje la corriente crecerá también el doble. También la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, en este caso, si la resistencia se hace mayor, la corriente se hará menor. Como se dio el ejemplo anteriormente, cuando la resistencia se aumento 5 veces la corriente bajo a una quinta parte. Resumiendo, decimos que la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia, esta relación se expresa en la ecuación matemática siguiente: I (corriente o amperaje) es igual a E (voltaje) dividido R (resistencia en ohmios). Esta relación se conoce como ley de ohm porque fue desarrolada por el físico alemán Georg Simón Ohm ( 1787 - 1854 ). Esta ecuación fue hallada en el año de 1,827.
3. Cálculo de resistencias equi valentes en un ci rcuito.
Dos resistencias están en serie si por ellas pasa exactamente la misma corriente. Resistencias en serie se suman para obtener una resistencia equivalente: R eq = R 1 + R 2. Dos resistencias están en paralelo si sobre los terminales correspondientes de éstas se establece un mismo voltaje. La resistencia equivalente de dos resistencias es el producto de éstas dividido por la suma de ambas: R eq = (R 1× R 2)/(R 1+R 2). EJEMPLO A: Encontrar la resistencia equivalente de las siguientes resistencias.
Solución: Estas resistencias están en serie. Por tanto, la resistencia equivalente sería 4 + 9 = 13 Ω
EJEMPLO B: Encontrar la resistencia equivalente de las siguientes resistencias.
Solución: Tenemos una resistencia de 3 Ω en serie con un paralelo de dos resistencias. Primero se efectúa el paralelo (resistencias roja y azul): 6 × 12 /(6 + 12) = 4. Luego se suman 3 + 4 = 7 Ω. Por tanto, la resistencia equivalente es de 7 Ω.
4. Tipos de resistencias. Se puede hablar entonces de las siguientes resistencias eléctricas: De hilo bobinado: estas resistencias fueron las primeras en producirse y aún hoy siguen siendo utilizadas para potencias con disipaciones elevadas. Las resistencias de esta clase están compuestas por hilo bobinado conductor que posee forma de espiral y que se coloca sobre un material cerámico. Esta variante se suele utilizar en aquellos casos en los que se precise una importante estabilidad térmica, resistencias no muy altas, potencias de pocos watios y estabilidad del valor de la resistencia por un prolongado período de tiempo. De carbón prensado: las resistencias de este tipo son también de las más antiguas y están compuestas por grafito en polvo comprimido que adquiere forma de tubo. Este tipo de resistencia se caracteriza por su inestabilidad ante la temperatura, su elevada tolerancia, también por emitir ruidos térmicos altos y por su sensibilidad al transcurso del tiempo. De película de carbón: este tipo de resistencia está compuesta por una película de carbón que es colocada en el interior de un tubo de cerámica. A diferencia de las anteriores, tienen una mayor resistencia al paso del tiempo y su estabilidad térmica es superior. Además de esto, no presentan un ruido térmico tan elevado como las de carbón pesado. De película de óxido metálico: al igual que las resistencias anteriores, estas son las más utilizadas actualmente. En cuanto a su fabricación, se aproximan a las de película de carbón, pero con respecto a su funcionamiento, son similares a las que de película metálica. El uso de esta variante es bastante reducido. Un ejemplo en donde son utilizadas es en las aplicaciones militares sumamente exigentes. De película metálica: también muy utilizadas actualmente, esta versión presenta una estabilidad y ruidos térmicos mejorados en relación con las anteriores. Se caracterizan por resistir mejor el paso del tiempo y por poseer un coeficiente de temperatura poco elevado. De metal vidriado: estas resistencias resultan similares a las anteriores pero con la diferencia de que la película metálica es reemplazada por vidrio compuesto con polvo metálico. Gracias al vidrio, estas pueden resistir mejor la inercia térmica, por lo que se comportan de forma más eficiente frente a las sobrecargas. La desventaja que presentan estas resistencias es que su coeficiente térmico no es muy bueno.
5. Código de colores para las resistencias.
IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y RESULTADOS a) Circuito Serie -
Calcule en forma teórica la corriente total y el voltaje en cada R. Implemente el Circuito Nº 1, medir la corriente total y el voltaje en cada R. Con los valores hallados verifique la ley de Ohm
TABLA Nº 1 (valores experimentales) R
R1
R2
R3
R4
R5
Ωt
3k Ω
5k Ω
2.2k Ω
10k Ω
1k Ω
Vt
0.71 V
1.18 V
0.52 V
2.36 V
0.52 V
It
0.24 mA
0.24 mA
0.24 mA
0.24 mA
0.24 mA
Vp
0.706 V
1.17 V
0.526 V
2.357 V
0.239 V
Ip
0.2409 mA
0.2407 mA
0.241 mA
0.2407 mA
0.2417 mA
Ωp (Vp/Ip)
2.93 k Ω
4.86 k Ω
2.18 k Ω
9.79 k Ω
0.99 k Ω
b) Circuito Paralelo -
Implementar el circuito Nº 2 , medir la corriente total, la corriente y el voltaje en cada R Con los valores hallados verifique la ley de Ohm
TABLA Nº 2
R
R1
R2
R3
Ωt
3k Ω
10k Ω
5k Ω
2.2k Ω
Vt
5V
5V
5V
5V
It
1.66 mA
0.5 mA
1 mA
0.227 mA
Vp
4.99 V
4.99 V
4.99 V
4.99 V
Ip
1.69 mA
0.51 mA
1.03 mA
2.25 mA
Ωp (Vp/Ip)
2.953 k Ω
9.784 k Ω
4.844 k Ω
2.217 k Ω
c) Circuito Serie-Paralelo
R4
-
Implementar el circuito Nº 3 , medir la corriente total, la corriente y el voltaje en cada R Con los valores hallados verifique la ley de Ohm
TABLA Nº 3
R
V.
R1
R2
R3
R4
Ωt
1k Ω
3k Ω
5k Ω
10k Ω
Vt
0.68 V
2.05 V
2.27 V
2.27 V
It
0.68 mA
0.68 mA
0.45 mA
0.23 mA
Vp
0.70V
2.06 V
2.28 V
2.28 V
Ip
0.69 mA
0.69 mA
0.46mA
0.24 mA
Ωp (Vp/Ip)
1.01 k Ω
2.985 k Ω
4.956 k Ω
9.5 k Ω
CUESTIONARIO FINAL
1.- Presente cálculos teóricos, en las respectivas tablas. RESUELTO EN EL ITEM IV 2.- ¿Coinciden sus valores calculados con los medidos? Los valores calculados son casi iguales , ya que en la práctica siempre hay una pequeña tendencia de error 3.- ¿Qué significa resolver un circuito? Resolver un circuito es hallar las intensidades con su sentido de circulación por cada uno de los componentes del circuito, o bien en cada uno de dichos componentes. Es necesario aclarar que en todo momento el circuito debe ser lineal, es decir, la ley de Ohm debe ser aplicable en todos los receptores de dicho circuito. 4.- ¿Que aplicaciones tiene la ley de Ohm?
El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.
VI.
CONCLUSIONES
Entre una de las conclusiones más notables encontramos que la teoría de la ley de ohm en los circuitos es muy precisa puesto que experimentalmente comprobando los datos observamos que los datos teóricos se asemejan muc ho a los prácticos.
VII.
BIBLIOGRAFÍA http://www.fisicapractica.com/resistencia.php resno.pntic.mec.es/~fagl0000/ley_de_ohm.htm http://www.amschool.edu.sv/paes/science/resistencias.htm http://www.tiposde.org/ciencias-naturales/689-resistencias-electricas/
