INFORMES DE LABORATORIO FISICA II
MAYERLY ALEXANDRA VELANDIA VELANDI A
1650870
DIEGO ANDRES CATAÑO
1650875
JAVIER EDUARDO PABON REY
1650877
EDUARD FERNEY RIVERA MONTERREY
1650882
Presentado a MARCO FERNANDO CELY CELY
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTAN S ANTANDER DER INGENIERIA AMBIENTAL FISICA II SAN JOSE DE CUCUTA 2016
Contenido INFORME #1 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2
MEDICIONES MEDICIONES ELECTRICAS ELECTRICAS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 INFORME #2 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
LEY DE COULOMB COULOMB---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 INFORME # 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
SUPERFICIES SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES EQUIPOTENCIALES---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 INFORME #4 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 20
CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO------------------------ELECTRICO------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 20 INFORME #5 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 24
LEY DE OHM ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 24 INFORME #6 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 29
CONDENSADORES CONDENSADORES DE PLACAS PARALELAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29 INFORME #7 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 33
ASOCIACION ASOCIACION DE RESISTENCIAS-------------------RESISTENCIAS----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 INFORME #8 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 36
RESISTENCIA RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADOR GENERADOR ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 36 INFORME #9 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 40
CARGA Y DESCARGA DESCARGA DE UN CONDENSADOR---------CONDENSADOR--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 INFORME #10 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 44
LEYES DE KIRCHOFF ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 INFORME #11 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 48
CAMPO MAGNETICO MAGNETICO TERRESTRE ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
1
Contenido INFORME #1 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2
MEDICIONES MEDICIONES ELECTRICAS ELECTRICAS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------2 INFORME #2 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 6
LEY DE COULOMB COULOMB---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6 INFORME # 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 15
SUPERFICIES SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES EQUIPOTENCIALES---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 15 INFORME #4 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 20
CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO------------------------ELECTRICO------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 20 INFORME #5 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 24
LEY DE OHM ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 24 INFORME #6 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 29
CONDENSADORES CONDENSADORES DE PLACAS PARALELAS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 29 INFORME #7 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 33
ASOCIACION ASOCIACION DE RESISTENCIAS-------------------RESISTENCIAS----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 33 INFORME #8 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 36
RESISTENCIA RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADOR GENERADOR ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 36 INFORME #9 ------------- --------------- -------------- -------------- -------------- --------------- ------------- 40
CARGA Y DESCARGA DESCARGA DE UN CONDENSADOR---------CONDENSADOR--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 40 INFORME #10 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 44
LEYES DE KIRCHOFF ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 44 INFORME #11 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 48
CAMPO MAGNETICO MAGNETICO TERRESTRE ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 48
1
MEDICIONES ELECTRICAS
ANALISIS
¿Cuál debe ser el criterio para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir una resistencia?
R/ cuando se va a medir una resistencia eléctrica se debe tener en cuenta que la escala de medición seleccionada este por encima del valor nominal de la misma.
¿Los seres humanos tienen tienen resistencia eléctrica? Explique. Explique.
R/ todo cuerpo posee resistencia eléctrica. El cuerpo humano posee resistencia eléctrica y ésta es dependiente del nivel de humedad que presente. Nuestro cuerpo está constituido por electrones los cuales hacen conexión con la intensidad de corriente sirviendo como conductor.
Que puede concluir de los valores de los valores de voltaje V1 y V2 comparados con Veq de la tabla 3?
R/ lo que podemos concluir al notar que la sumatoria del voltaje V1 y el voltaje V2 es igual al voltaje equivalente, es que las diferencias de potencial que recaen en elementos conectados en serie se distribuye de manera proporcional entre cada uno de los elementos, de acuerdo a sus propiedades.
¿La corriente I que circula por un circuito depende del voltaje aplicado?
R/ la corriente que transcurre por nuestro circuito, es directamente proporcional al voltaje aplicado y esto se puede comprobar al analizar la ley de OHM, la cual nos dice que la intensidad de corriente I es igual al voltaje aplicado V fraccionado en el valor de la resistencia eléctrica en cuestión R. donde R vendría siendo la constante, por ende I dependiente de V. es decir, si nuestro voltaje aplicado se incrementa, nuestra intensidad de corriente también lo hará, y viceversa.
Cuál debe ser el criterio para para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir un voltaje o una intensidad de corriente.
R/ en el momento de elegir o determinar la escala apropiada para medir voltaje o intensidad de corriente, debemos ubicar primero el multímetro en la dimensión en cuestión, luego tenemos en cuenta que para la medición vamos a tomar una escala
2
por encima de la que se tiene pero no muy alta, porque si tomamos una escala menor o demasiado alta no vamos a obtener un resultado razonable con el dato inicial.
¿Cuál es el fundamento por el cual para medir medir una corriente debe colocarse el amperímetro en serie con el elemento en cuestión?
R/ los amperímetros deben tener una resistencia interna muy pequeña, esa resistencia se llama shunt y se dimensiona para que su valor interfiera lo menos posible en el circuito. Se conecta en serie debido a que de esta manera todos los elementos del circuito presencian la misma intensidad de corriente.
¿Por qué debe colocarse el voltímetro en paralelo con el elemento de referencia para medir una diferencia de potencial?
R/ cuando elementos de un mismo circuito comparten sus mismos nodos, es decir, se encuentran en conexión paralelo, comparten la misma diferencia de potencial, por esta razón al querer medir voltajes se debe conectar el voltímetro de manera paralela.
En un gráfico indique indique como se deben conectar dos medidores para medir simultáneamente la corriente y el voltaje en el circuito de la figura 4.
Incluya en el informe las tablas tablas 1, 2 y 3 debidamente diligenciadas.
R/
3
Tabla 1. Código de colores Colores de resistencias Rojo-marrón-amarillo-oro Azul-verde-marrón-plata Marrón-negro-oro-oro Marrón-marrón-naranja-oro Verde-azul-amarillo-sin color Rojo-negro-oro-oro Naranja-naranja-naranja-oro Marrón-rojo-oro-plata Marrón-rojo-rojo-oro Marrón-negro-rojo-oro
Valor
Colores de resistencias Marrón-negro-marrón-oro Rojo-naranja-verde-sin color
10 ± 5% 10 ± 10% 10 x 10− ± 5% 11 x 10 ± 5% 56 x 10 ± 5% 20 x 10− ± 5% 33 x 10 ± 5% 12 x 10− ± 5% 12 x 10 ± 5% 10 x 10 ± 5% 21 x 65 x
valor
10 ± 5% 10 ± 20% 22 x 10 ± 10% 39 x 10 ± 5% 33 x 1 ± 10% 56 x 10 ± 20% 11 x 10 ± 5% 21 x 10 ± 10% 22 x 10 ± 5% 21 x 10 ± 10% 10 x 23 x
Rojo-rojo-verde-plata Naranja-blanco-rojo-oro Naranja-naranja-verde-plata Verde-azul-marrón-sin color Marrón-marrón-marrón-oro Rojo-marrón-marrón-plata Rojo-rojo-marrón-oro Rojo-marrón-verde-plata
Tabla 2. Medida de R con multímetro RESISTOR
R1
R2
R3
Escala 2 M Ω Escala 20 K Ω Escala 2 K Ω Escala 200 Ω Valor De Resistencia
0 0,04 0,047 47,5 47,5
0,002 2,66 1 1 2,66
0 0,07 0,074 74,5 74,5
Tabla 3. Comparación de valores de resistencias COLORES
VALOR TEORICO
VALOR MEDIDO
Amarillo, violeta, negro, oro R1
47 x 1 ± 5%
47,5 Ω
Rojo, violeta, rojo, S/C R2
27 x 102 ± 20%
2,66 Ω
Violeta, verde, negro, S/C R3
75 x 1 ± 20%
74,5 Ω
4
DATOS OBTENIDOS
Tabla 3.medida de V en la resistencia R1 Circuito figura 4 Escala Max de 1000V Escala de 200V Escala de 20 V Escala de 2 V
V 11 11,6 12 1
Tabla 4. Medida de V en resistencia Circuito figura 5. Voltaje en R1=V1 Voltaje en R2=V2 V equivalente=Veq V1+V2=
V 6,65 5,10 11,7 11,75
Tabla 5. Medida de corriente Circuito figura 6 Escala máxima de 20 A Escala de 200 Ma
I 0,01 14,8
Tabla 6. Medida de corriente Circuito figura 7 Configuración izquierda Configuración centro Configuración derecha
I 10 10 10,1
5
LEY DE COULOMB
ANALISIS
Calcule el valor de q² en las tablas 1,2 y 3, utilizando la ecuación 1.
Tabla 1.
12KV
16KV
20KV
24KV
q = 1 0,14X10ˉ³20,04² = 128845,5424 4 8,8541878176x1012 q = 1 0,28X10ˉ³20,04² = 257691,0848 4 8,8541878176x1012 q = 1 0,4X10ˉ³20,04² = 368130,1212 4 8,8541878176x1012 q = 1 0,42X10ˉ³20,04² = 386536,6273 4 8,8541878176x1012
6
Tabla 2.
12KV
16KV
20KV
24KV
q = 1 0,11X10ˉ³20,06² = 227780,5125 4 8,8541878176x1012 q = 1 0,22X10ˉ³20,06² = 455561,025 4 8,8541878176x10 12
q = 1 0,31X10ˉ³20,06² = 641926,8989 4 8,8541878176x1012 q = 1 0,32X10ˉ³20,06² = 662634,2182 4 8,8541878176x1012
7
Tabla 3.
12KV
16KV
20KV
24KV
q = 1 0,21X10ˉ³20,08² = 773073,2545 4 8,8541878176x1012
q = 1 0,44X10ˉ³20,08² = 1619772,533 4 8,8541878176x1012
q = 1 0,42X10ˉ³20,08² = 1546146,509 4 8,8541878176x1012
q = 1 0,43X10ˉ³20,08² = 1582959,521 4 8,8541878176x1012
8
En el mismo sistema cartesiano dibuje las gráficas de F contra una de las distancias.
Tabla 1.
q para cada
R//
V carga 12KV 16KV 20KV 24KV
a= 4 cm F 0,14X10ˉ³ 0,28X10ˉ³ 0,4X10ˉ³ 0,42X10ˉ³
Q 3,55 6,32 7,73 8,30
q² 128845,5424 257691,0848 368130,1212 386536,6272
Q² q² 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 0.00014
Tabla 2. V. Carga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV
0.00028
0.0004
0.00042
a= 6 cm F 0,1X10ˉ³ 0,2X10ˉ³ 0,3X10ˉ³ 0,4X10ˉ³
q 7,2 3,2 2,1 4,2
9
227780,55125 455561,025 641926,8989 662634,2182
TABL A 2 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 0,1X10ˉ³
Tabla 3. V carga 12KV 16KV 20KV 24KV
0,2X10ˉ³
0,3X10ˉ³
0,4X10ˉ³
a= 8 cm F 0,1X10ˉ³ 0,2X10ˉ³ 0,3X10ˉ³ 0,4X10ˉ³
Q 7,79 9,91 11,08 11,22
10
q² 773073,2545 1619772,533 1546146,509 1582959,521
TABL A 3 q² 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0 0,1X10ˉ³
0,2X10ˉ³
0,3X10ˉ³
0,4X10ˉ³
¿Cómo es la relación entre fuerza y q²?
R/ L relación entre fuerza y q² es directamente proporcional ya que da una gráfica de una línea recta en forma ascendente, excepto la última que da una forma irregular.
=
² ²
Determine la pendiente de cada una de las gráficas, y con este valor calcule el valor de en cada caso
∈
= Tabla 1.
= 257591,0848128845,5424 0,2810 3 0,1410 3 = 919611017,1 6272 368130,1212 = 920325315 = 386536, 0,421030,4103 11
∘ = 919611017,1920325315 = 919968158,6 2 Tabla 2.
= 455561,025227780,5125 0,2210 3 0,1110 3 = 1898170938 641926,8989 = 2070731930 = 662634,2182 0,321030,31103 ∘ = 1898170938 2 2070731930 = 1984451434 Tabla 3.
= 1619772,533773073,2545 0,4410 3 0,2110 3 = 3681301211 582959,521 1546146,509 = 3681301200 = 10,431030,42103 ∘ = 3681301211 2 3681301200 = 3681301206 =
² ²
∈= ∗ 16 ² Tabla 1.
= (919968158,616 )0,04 = 8927857922 Tabla 2. 12
= (198445143416 )0,06 = 4,33308758x10 Tabla 3.
= (368130120616 )0,08 = 1,429011812x10
Encuentre el valor promedio de
∈ con su incertidumbre
R/
1,429011812x10 8927857922 4,33308758x10 = 3 = 6,50533049810 INCERTIDUMBRE
∈ ⅈ = | - ∈ | Tabla 1.
∈ ⅈ = |8931323850 6,56802605610| = 5,67489373110 Tabla 2.
∈ ⅈ = |4,520827639x10 6,56802605610| = 2,04719841110 Tabla 3.
∈ ⅈ = |1,429011814x10 6,56802605610| = 7,72209208410 2,04719841110 7,72209208410 5,67489373110 ⅈ ̇ = 3 = 5,14806142910
13
∈= 6,56802605610 ± 5,14806142910
¿Porque podemos obtener tan solo una carga inducida limitada, cuando el número de electrones móviles en la placa es extremadamente grande?
R/ la carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que esta con una mayor carga positiva creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Según el postulado anterior concluimos que esto se debe a que solamente pueden almacenar esa carga mas no la expulsa, en pocas palabras la retiene.
14
SUPERFICIES EQUIPOTENCIALES
DATOS OBTENIDOS
Configuración líneas equipotenciales. V=4 X 8 8 9
V=6 Y 0 13 23
X 15 15 15
V=8 X 21 21 21
Y 0 13 23
V=10 Y 0 13 23
X 30 30 30
Y 0 13 23
Configuración equipotenciales V=3 X Y -Y
V= 5 X Y -Y
2,5 3 3
15
7 11 11
V= 8
V= 10 -X Y -Y
8 11 12
-X Y -Y
3,5 4 5
ANALISIS Una con una línea continua el conjunto de puntos correspondientes a cada voltaje, indicando sobre cada línea el valor del potencial correspondiente. Que puede concluir?
R/
GRAFICAS CONFIGURACIONES LINEAS EQUIPOTENCIALES
V=4 Y 30 25
25
20 15 13 10 5 0
0 8
8
9
16
V=6 Y 30 25
25
20 15 13 10 5 0
0 15
15
15
V=8 Y 30 25
25
20 15 13 10 5 0
0 21
21
21
17
V=10 Y 30 25
25
20 15 13 10 5 0
0 30
30
30
De las gráficas se puede concluir que es directamente proporcionales el eje x con el eje y en cada uno de los voltajes. sobre el mismo diagrama dibuje las líneas de campo correspondientes a esta configuración, que puede concluir ¿?
R/ La componente del campo eléctrico a lo largo de una superficie equipotencial es cero, es decir, las líneas de campo eléctrico son perpendiculares a las superficies equipotenciales en todo punto
18
¿porque las líneas de campo no se cortan? Explique
R/ Las líneas del campo eléctrico no se cortan, porque si no tendríamos en un punto, dos direcciones diferentes del campo, lo cual es imposible, debido a la unidad del E en un punto. ¿Qué relación geométrica hay entre una línea equipotencial y una línea de campo eléctrico en los puntos en que ambas líneas se cruzan?
R/ El campo eléctrico siempre es perpendicular a las superficies equipotenciales. En particular, el campo eléctrico es perpendicular a cualquier línea equipo tencial. El campo eléctrico señala el máximo decrecimiento del potencial.
19
CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO
DATOS OBTENIDOS Radio esfera conductora: R=2cm Tabla1. R=24cm V(Kv) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
V’ 7,92 16,08 23,28 32,16 39,84 47,52
E 0.33 0,67 0,97 1,34 1,66 1,98
Tabla 2. V=0.3 KV R (m) 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 ANALISIS
R2 0,0064 0,0144 0,0256 0,0400 0.0576
E 1,88 0,85 0.50 0.32 0.23
1/R2 156,25 69,44 39,06 25 17,36
A. RELACIÓN ENTRE EL CAMPO ELÉCTRICO Y POTENCIAL ELÉCTRICO Calcule los valores de V’ (ecuación 3) en la tabla 1. Construya la gráfica de V’ vs E.
Tabla 1. r = 24
20
E 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 7.92
16.08
23.28
32.16
39.84
47.52
¿Cuál es la forma del grafico obtenido? ¿Pasa por el origen?
R/ Es una línea recta, si pasa por el origen. ¿Qué tipo de relación existe entre E y V’ (proporcional directa, proporcional inversa, exponencial, etc.)? ¿Es el tipo de relación que esperaba, explique?
R/ Directamente proporcional, esto se ve sencillamente porque a medida que aumenta el valor de E también lo hace Ψ. Si el grafico obtenido es una recta que pasa por el origen, obtenga e l valor de la pendiente. ¿Qué unidades tiene dicha pendiente? ¿Que representa?
R// m =
,−, ,−,
m = 24 La pendiente viene dada en metros, como unidad de longitud.
Determine la ecuación experimental que relaciona E y V. E=
R (V) r 2
21
B.- Relación entre el campo eléctrico y la distancia de la esfera conductora. Complete los datos de la tabla 2.
R/ Datos obtenidos. Construya la gráfica de E vs r con los datos de la tabla 2. Y trace la curva que mejor describa la tendencia de los puntos.
E E 2 1.8
1.88
1.6 1.4 1.2 1 0.85
0.8 0.6
0.5
0.4
0.32
0.2
0.23
0 0.08
0.12
0.16
0.2
0.24
Elabore una gráfica de E vs 1/r2 y determine la pendiente.
E E 2 1.8
1.88
1.6 1.4 1.2 1 0.85
0.8 0.6
0.5
0.4
0.32
0.2
0.23
0 156.25
69.44
39.06
22
25
17.36
− m= −
.−,
m= ,−, m= -0,0115
¿Qué información proporciona está pendiente? R/ Que es el campo eléctrico. Cuáles podrían ser las causas de error más importantes y específicas, tanto en la parte A como en la parte B de este experimento. Explique.
R/
No descargar el nodo antes de medir el valor en el multímetro. Implementar mal la escala de medición. Hacer las cosas demasiado rápido. No tener conocimiento de la práctica que se va a realizar.
23
LEY DE OHM
DATOS OBTENIDOS
Tabla 1. R1= 100Ω
Tabla 2. R2= 220Ω
V 0 600 1800 2400 3000 3600 4800 5400 6000 6600 7800 8400 9000 9600
V 0 600 1800 2400 3000 3600 4800 5400 6000 6600 7800 8400 9000 9600
I 0,49 2,18 5,67 7,57 9,37 11,06 14,77 16,56 18,25 20,26 23,75 25,55 27,56 29,25
P 0,00 1,31 10,21 18,18 28,12 39,83 70,87 89,44 109,53 133,74 185,28 214,63 248,04 280,82
24
I 0,38 3,03 8,21 10,85 13,50 16,03 21,32 23,96 26,50 29,25 34,43 37,08 39,72 42,26
P 0,00 1,82 14,78 26,05 40,49 57,72 102,34 129,41 159,02 193,06 268,58 311,45 357,48 405,68
Tabla 3. R3= 330Ω V 0 600 1800 2400 3000 3600 4800 5400 6000 6600 7800 8400 9000 9600
I 0,49 6,09 17,51 23,12 28,83 34,54 45,75 51,46 57,17 62,88 74,40 80,01 85,72 91,53
P 0,00 3,66 31,53 55,49 86,49 124,34 219,59 277,87 343,01 414,99 580,35 672,07 771,46 878,73
ANALISIS
En el mismo sistema cartesiano, grafique la relación V contra I para las tres resistencias óhmicas, con base en las tablas 1, 2, 3. ¿Qué tipo de relación tienen?
R/
TABL A 1 V 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.49
2.18
5.67
7.57
9.37
11.06 14.77 16.56 18.25 20.26 23.75 25.55 27.56 29.25
25
TABL A 2 V 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.38
3.03
8.21
10.85
13.5
16.03 21.32 23.96
26.5
29.25 34.43 37.08 39.72 42.26
TABL A 3 V 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0.49
6.09
17.51 23.12 28.83 34.54 45.75 51.46 57.17 62.88
74.4
80.01 85.72 91.53
La relación que tienen las tres es que el voltaje es directamente proporcional a la corriente eléctrica.
26
Calcule la pendiente para cada una de estas gráficas. ¿Qué representa cada una de ellas?
Pendiente grafica 1.
R/
600 = 343,839 = 1800 5,672,18
Pendiente grafica 2.
600 = 231,660 = 1800 8,213,03
Pendiente grafica 3.
1800 600 = 105,078 = 17,516,09 Esto nos da a entender que a medida que se aumenta la resistencia el voltaje y la intensidad de la corriente eléctrica van disminuyendo en su paso.
¿Qué son elementos óhmicos y no óhmicos? Explique cuáles de los elementos estudiados cumplen con estas características.
R/ Un elemento óhmico es aquel en el cual existe una relación lineal entre la tensión que se le aplica y la corriente que lo atraviesa. Como por ejemplo el bombillo. Los elementos no óhmicos son aquellos en los cuales existe una relación no lineal entre la tensión aplicada sobre ellos y la corriente que los atraviesa. Como por ejemplo las primeras tres resistencias.
27
¿cómo haría para determinar la resistencia de un conductor, que al ser medida utilizando el multímetro en su escala más baja, marca cero?
R/ Conectado otra resistencia en serie, p midiendo el voltaje y la intensidad de corriente y mediante la ley de ohm se calcule la resistencia
28
CONDENSADORES DE PLACAS PARALELAS
DATOS OBTENIDOS Tabla 1. D=4 cm. V 20 40 60 80 100 120
Tabla 1. D=4 cm. V 20 40 60 80 100 120
E 0,60 1,17 1,77 2,35 2,93 3,52
E 0,60 0,33 0,25 0,19 0,15 0,12
1/d 0,25 0,17 0,125 0,1 0,08 0,07
Tabla 3. E= 0,72 V 25 50 75 100 125
d(cm) 4 7,5 11,1 14,3 17,4
ANALISIS Elabore un gráfico de campo eléctrico vs voltaje cuando la distancia de separación entre las placas es fija.
R/
V 20 40 60 80 100 120
E 0,60 1,17 1,77 2,35 2,93 3,52
29
E E 4 3.52
3.5 3
2.93
2.5
2.35
2 1.77 1.5 1.17
1 0.6
0.5 0
20
40
60
80
100
120
Determine la pendiente de esta gráfica.
10040 = 34,09 = 2,931,17
Como es la relación entre el campo eléctrico de las placas del condensador y el voltaje aplicado.
R/ El campo eléctrico es directamente al voltaje aplicado en una distancia fija, mientras uno aumenta el otro también lo hace
¿Si se hubiese tomado datos con una distancia entre las placas del condensador diferente cambiaría la pendiente de esta gráfica? Explique.
R/ Si cambiaría la pendiente de la gráfica, pues el valor de la pendiente es la distancia de separación de las placas, y si esta distancia es mayor la pend iente seria mayor, pero si fuese menor la pendiente también sería menor.
Grafique con los datos de la tabla 2, la relación entre el campo eléctrico y la distancia de separación de las placas del condensador cuando el voltaje es constante.
30
R/
V 20 40 60 80 100 120
E 0,60 0,33 0,25 0,19 0,15 0,12
1/d 0,25 0,17 0,125 0,1 0,08 0,07
1/D 1/d 0.3 0.25
0.25
0.2 0.17 0.15 0.125 0.1
0.1 0.08
0.07
0.05 0 0.6
0.33
0.25
0.19
0.15
0.12
Determine la pendiente de esta gráfica. ¿Que representa?
,−,
R/
Pendiente= ,−,= 3,375
En esta gráfica, podemos observar que cuando aumentábamos las distancias entre las placas, el voltaje también aumentaba. Esto se debe a que al aumentar la distancia, la capacitancia disminuye, y por lo tanto el voltaje aumenta. En la gráfica, los picos son los instantes en que se separan y se vuelven a unir las placas.
¿Cómo es la relación entre el campo eléctrico entre las placas del condensador y la distancia de separación entre ellas?
R/ Cuando variamos la distancia entre placas, el valor de la capacitancia disminuye, gracias a la relación que existe entre la distancia y la capacitancia, encontramos que al aumentar la primera, el valor de la capacitancia disminuye. Por otra parte, como Q=CV, cuando la diferencia de potencial la mantenemos constante y la capacitancia va disminuyendo por el aumento en la distancia, vemos que la carga depende directamente del valor que tome la capacitancia, y si esta disminuye entonces la carga también va a disminuir. En el caso que se disminuya
31
la distancia entre las placas y la capacitancia aumente entonces el valor de la carga va a aumentar.
Con la tabla 3 elabore un gráfico de Voltaje vs distancia entre las placas.
R/ V 25 50 75 100 125
d(cm) 4 7,5 11,1 14,3 17,4
D(CM) d(cm) 20 18
17.4
16 14.3
14 12
11.1
10 8
7.5
6 4
4
2 0 25
50
75
100
125
Determina la pendiente de esta gráfica. ¿Qué relación obtiene?
R/
= 25 = 7,14 = 507,44
Si las placas de un condensador cargado, se acercan entre sí. ¿Que sucede con la diferencia de potencial, la capacidad y la energía almacenada?
R/
Diferencia de potencial, aumentaría La capacidad, aumenta debido a que entra a soportar mayor cantidad de energía.
32
Energía almacenada, aumenta la energía por lo tanto las placas aumentan su capacidad de soportarla debido a que el campo aumenta.
ASOCIACION DE RESISTENCIAS
DATOS OBTENIDOS Tabla 1. Circuito serie VAB= 11,82v R1
R2
R3
Req
Valor
267
328
147
694
Voltaje
4,22
5,15
2,33
11,80
corriente
15,6
15,6
15,6
15,6
Tabla 2. Circuito paralelo VAB= 11,66v R1
R2
R3
Req
Valor
74,5
76,3
77
75
Voltaje
11,69
11,47
11,63
corriente
80,3
80
80
11,68 150,4
Tabla 3. Circuito bombillos Valor
R1
R2
R3
Req
4,5
2,6
1,8
2,6
ANÁLISIS A-Circuito serie.
33
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paralelo y la forma medida directamente es por medio del multímetro. Y este resultado es igual o parecido ya que miden las mismas resistencias
C-Bombillos en serie y paralelo ¿La luminosidad en los bombillos, es la misma en cada uno de ellos, cuando se instalan en serie? ¿Cuándo se instalan en paralelo? Explique.
R/ La luminosidad en los bombillos cuando se instalan en serie es de menos intensidad para dos de los bombillos y de mayor intensidad para uno de ellos; en cambio la luminosidad cuando se instala en paralelo es la misma en todos los bombillos. ¿La luminosidad en cada bombillo es mayor cuando se conecta el sistema en serie o en paralelo? ¿Por qué?
R/ En el circuito en paralelo, la diferencia de potencial a través de cualquiera de las bombillas sigue siendo igual en V incluso si una de ellas se funde. Así, la corriente que pasa a través de la otra bombilla sigue siendo de nA y la potencia que se le suministra sigue siendo de nW, igual que antes de que se fundiera la bombilla. Ésta es otra ventaja de conectar las bombillas en paralelo: si una falla, la otra sigue funcionando. ¿Qué sucede cuando se retira un bombillo en un circuito serie? ¿En un circuito paralelo? Explique.
R/ Al retirar uno de los bombillos en un circuito en serie lo que sucede es que se apagan todos los bombillos, en cambio al retirar uno de los bombillos en un circuito en paralelo los bombillos que quedan seguirán encendidos. ¿En una casa de habitación los bombillos están conectados en serie o paralelo? ¿explique por qué?
R/ Cuando hay más de 2 luces en una habitación entonces están en paralelo, de otra forma si se apagase una luz se apagaría la otra inmediatamente en paralelo no, ya que si se apaga una luz la otra queda intacta. Los circuitos paralelos te permiten energizar un artefacto a la vez. Usando una configuración de cableado colateral, múltiples dispositivos pueden conectarse a una fuente principal de energía. Esto se logra al ramificar el circuito principal y conectar los aparatos a las ramas. En un circuito paralelo si un dispositivo es apagado o falla, la electricidad puede seguir fluyendo a través del circuito principal, dando energía a otros artefactos.
35
RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADOR
DATOS OBTENIDOS Tabla 1. Datos para encontrar resistencia interna de un generador I (A) 2 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
£ 7,77 7,80 7,78 7,78 7,74 7,73
Vab 7,34 7,32 7,22 7,14 7,05 6,91
Vr 0,43 0,48 0,56 0,64 0,69 0,82
£ 7,74 7,74 7,74 7,74 7,73 7,73
Vab 7,34 7,25 7,17 7,09 7,00 6,91
Vr 0,4 0,49 0,57 0,65 0,73 0,82
Vr(prom) r=Vr /I 0,415 0,83 0,485 1,2125 0,565 1,6950 0,645 2,2575 0,71 2,84 0,82 3,69
ANALISIS Complete las columnas de la tabla 1. (V r = E – Vab=)
R/ Datos obtenidos Calcule los valores de Vr (prom) de la tabla 1 para cada intensidad de corriente utilizando los dos datos V r correspondientes.
R/ Datos obtenidos. Calcule el valor promedio de r y E.
,+,+,+,+,+, = ,
R/
Determine el valor de la intensidad de corriente de corto circuito I c
R/
= 9,32 = , , , = 6,38 = , , = 4,56 = , , = 3,42 = , = , , = 2,72
36
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Coulombs de dicha carga. Esto se justifica en el hecho de que cuando circula esta unidad de carga por el circuito exteri or al generador, desde el polo positivo al negativo, es necesario realizar un trabajo o consumo de energía (mecánica, química, etcétera) para transportarla por el interior desde un punto de menor potencial (el polo negativo al cual llega) a otro de mayor potencial (el polo positivo por el cual sale). La f.e.m. se mide en voltios, al igual que el potencial eléctrico. ¿bajo qué condiciones el valor de Vab es igual a la fem?
R/ Son iguales ( fem = deltaV ) en el caso de que la batería (pila) del circuito eléctrico no tenga resistencia interna, es decir, en una situación ideal, sólo a efectos didácticos son iguales pues en ningún circuito real se dará este caso.
39
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Tabla 2. Proceso de descarga t 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620
VR 17,5 14,8 12,7 10,8 9,3 7,9 6,7 5,8 4,8 4,2 3,6 3,1 2,6 2,3 1,9 1,7 1,4 1,2 1 0,9 0,8 0,6 0,6 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1
VC 17,4 14,8 12,7 10,8 9,3 7,9 6,7 5,8 4,8 4,2 3,6 3,1 2,6 2,3 1,9 1,7 1,4 1,2 1 0,9 0,8 0,6 0,6 0,5 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,1
41
i=Vr/R 11,66 9,86 8,46 7,2 6,2 5,26 4,46 3,86 3,2 2,8 2,4 2,06 1,73 1,53 1,29 1,13 0,93 0,8 0,66 0,6 0,53 0,4 0,4 0,33 0,26 0,2 0,2 0,13 0,13 0,13 0,06
q=C*Vc 1740 1480 1270 1080 930 790 670 580 480 420 360 310 260 230 190 170 140 120 100 90 80 60 60 50 40 30 30 20 20 20 10
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Calcule la contante de tiempo RC y desmárquela cobre dichas gráficas.
R/ Proceso de Carga: Ver grafica 1 y 2 Proceso de descarga: Ver grafica 3 y 4 Demuestre que el productos RC tiene unidades de tiempo si R está dada en ohmios y C en faradios
R/
R=
Ω
Ω
RC=Ω. = segundos Investigue al menos dos aplicaciones de los circuitos RC.
R/
Para eliminar rebotes de pulsadores: la duración del pulso depende de él y debe ser pequeño menor a 1ms. Para hacer retardos: estos circuitos protegen de picos altos de voltaje a los circuitos digitales electrónicos que trabajan con tensiones pequeñas. Para eliminar ruidos en las fuentes: eliminar el ruido que pudiera existir en el sistema, ya que el condensador no permite cambios bruscos de tensión.
Calcular el tiempo que tarda el condensador en adquirir el 99% de su carga final. R/ El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) de pasar de 0 voltios hasta el voltaje de la fuente está dada por las formulas T= RxC donde R esta en ohmios y C en microfaradios y el resultado estará en microsegundos. Cuanto tardaría el condensador en cargarse un 100% R/ Un condensador se cargara exponencialmente hasta una tensión máxima V. cuando un circuito de RC, que como lo dicen lo forman unas resistencias y un condensador, empezamos aplicar corriente con un generador, el condensador empieza acumular carga mediante la ecuación:
= × 43
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TABLA 6: Circuito malla externa. V en R1
V en R3
E1
E3
I A
IC
3.72V
5.48V
-14.37V
5.08V
5.6mA
-7.3mA
ANALISIS a. Circuito de una sola malla: Usando las leyes de kirchoff resuelva analíticamente este circuito con los valores medidos de R1, R3, E1 y E3 y halle la corriente teórica en el circuito.
R/
I = E1 - E3 R1 - R3
I = -14.36v + 5.07v I = -6.58 Am 0.664kΩ + 0.747kΩ
Compare este resultado con el valor de la corriente medida directamente en el circuito en A y B. calcule el error porcentual. Explique. R/ I= 5.6 mA + 1.7 mA /2 = 3.65 Ma I = I 5.6 – 3.65 I I1 = 1.95 =
I1 +
I = I 1.7 – 3.65 I I2 = -1.95
I2 = 1.95 + (-1.95) = 0 mA 2 2
El error porcentual es de: 0 mA. Comparando este resultado con el anterior, se puede concluir que la corriente no se mantiene durante el circuito Sume los valores experimentales de voltaje de las fuentes y de las caídas de potencial en cada resistencia del circuito teniendo en cuenta el signo (Tabla2). ¿Se cumple la ley de las mallas? Explique.
R/ V en R1 + V en R 3 + E1 - E3 = 0 4.41v + 4.92v -14.36 + 5.07 = 0 0.04 = 0 Se cumple la ley de las mallas ya que la suma de los voltajes de las fuentes y la caída que tiene este en cada resistencia tiende a 0.
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− ℎ = , . = 4,167310 − ℎ = , = 4,34810 − ℎ = , . =4,026110 − ℎ = , . =3,70910 − ℎ = , . =3,81710 − ℎ = 4,6524,4254,1674,3484,0263,7093,81710 7 − = 4,163410 Calcule la magnitud del campo magnético terrestre con la ecuación R/
ℎ = 18.37 10− = cos34 Explique porque se produce el campo magnético terrestre. R/ Lo que produce el campo magnético es bien sea por medio de un cuerpo imantado o bien a través de una corriente eléctrica la que el campo magnético terrestre se caracteriza también por su intensidad de minerales de hierro y se cree que su núcleo está compuesto por hierro y níquel, sustancias altamente magnéticas y se cree que su núcleo excede los 3400 km de radio es efecto un imán permanente el campo magnético terrestre puede muy bien ser atraído por él.
¿Cómo giraría la aguja imantada si cambiamos la polaridad de las conexiones de la bobina?
R/ Las agujas imantadas si se llegaran a cambiar de polaridad de las conexiones girarían en sentido contrario de las manecillas del reloj.
50
