LABORATORIO DE ELÉCTROTÉCNIA PRACTICA Nº 2
APLICACIÓN DE LA LEY DE OHM 1.
OBJETIVO:
Demostrar en un circuito eléctrico resistivo la ley e OHM. Tomando como referencia un conductor que alimenta a un circuito.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO Pues la Ley de Ohm establece las relaciones que existen entre potencial eléctrico (voltaje), corriente eléctrica y la resistencia. La Ley de Ohm expresa que: la corriente eléctrica a través de un conductor será igual a la diferencia de potencial entre la resistencia que halla en dicho conductor, es decir:
Donde I es la intensidad o corriente eléctrica medida en Amperios. V es el potencial o voltaje medido en voltios. R es la resistencia medida en Ohms. Para poder que se produzca una corriente eléctrica a través de un conductor es necesario que exista una diferencia de potencial entre 2 puntos y ocurra un flujo de cargas eléctricas
Resistencias en Serie y Paralelo La resistencia eléctrica en un conductor se puede manipular agregando resistores:
Los resistores poseen distintos valores de resistencia y son utilizadas en la confección de circuitos según las necesidades del diseñador para limitar la corriente y causar caídas de voltaje, entre muchas otras aplicaciones. Aumentar o reducir el valor de la resistencia en un circuito modifica la corriente que fluye a través de él.
Conexión en Serie Un terminal o pata de una resistencia va conectado directamente a la otra pata o terminal de otra resistencia, sin que halla alguna otra conexión que se interponga entre ellas.
Este tipo de conexión se caracteriza porque la corriente tiene un solo camino para llegar desde el punto con mayor potencial hasta el punto con menor potencial.
Solo hay una sola manera en la que la corriente puede fluir hasta el punto con menor potencial.
Resistencias en Paralelo Las resistencias en paralelo están inter conectadas entre sí de tal manera que las 2 patas de una resistencia están conectadas a las 2 patas de otra resistencia.
En la conexión en paralelo hay más de 1 camino por el cual la corriente puede llegar a tierra.
La corriente pasará por cada uno de los 5 caminos proporcionalmente a la cantidad de resistencia que halla en cada camino.
3. ELEMENTOS A UTILIZAR:
Voltímetro AC Alambre esmaltado Nº 23 Amperímetro AC Resistencias variables de 5 amp Fuente de alimentación DC variable Transformadores de potencia Conductor de 2.5 mm2
4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN:
a) Armar el circuito de la figura, siguiendo las indicaciones del profesor
b) Medir la caída de tensión en el conductor de prueba tomando como variable la intensidad de corriente que variará
Alambre esmaltado Nº 23 E
Vc
Vr
I
50
0
0
0
47
0,153 V
47,3 V
0,5 A
46,2
0,303 V
46,02 V
1A
45,2
0,468 V
44,82 V
1,5 A
44,2
0,642 V
43,75 V
2,0 A
43,5
0,722 V
42,74 V
2,5 A
42,6
0,932 V
41,55 V
3A
Alambre 14 2.5 mm
E
Vc
Vr
I
50
0
0
0
42,2
0,004 V
42,66 V
0,5 A
41,2
0,008 V
42,54 V
1A
40,3
0,011 V
40,45 V
1,5 A
39,4
0,015 V
39,51 V
2,0 A
38,5
0,018 V
38,5 V
2,5 A
37,7
0,023 V
37,51 V
3A
Alambre esmaltado 20 E
Vc
Vr
I
50
0
0
0
42,6
0,033 V
42,89 V
0,5 A
41,5
0,066 V
41,65 V
1A
40,4
0,1 V
40,41 V
1,5 A
39,4
0,133 V
39,28 V
2,0 A
38,4
0,169 V
38,24 V
2,5 A
37,6
0,202 V
37,26 V
3A
c) Utilizando una escala adecuada graficar los datos registrados.
d) Utilizando la ecuación y=mx donde m es la pendiente de la recta, demostrar la ley de OHM con los datos registrados.
5. CUESTIONARIO a) Explique por qué el gráfico obtenido con los datos registrados no es exactamente una línea recta. En esta experiencia, la relación entre voltaje e intensidad no es lineal debido a que al emplear el circuito, su resistividad varía con la temperatura.
b) Describa la utilización del código de colores para la identificación de resistencias cerámicas de carbón. El código de las cinco bandas se utiliza para resistencias de precisión así:
La primera banda representa la primera cifra. La segunda banda representa la segunda cifra. La tercera banda representa la tercera cifra. La cuarta banda representa el número de ceros que siguen a los tres primeros números. (Si la cuarta banda es negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se divide por 10 y si esta banda es plateada se divide por 100). La quinta banda representa la tolerancia. El café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si es verde tiene una tolerancia del 0.5%.
En las resistencias de 6 bandas, la última banda especifica el coeficiente térmico expresado en ppm/ºC (partes por millón por cada grado Centígrado). Este valor determina la estabilidad resistiva a determinada temperatura.
c) Describa el proceso de elección de un conductor alimentador, siguiendo las normas del código eléctrico nacional. 1. Se determina la CARGA TOTAL de la residencia o casa-habitación de la cual se calculará el calibre de los alimentadores principales. 2. Se aplica la fórmula: I= P/(V*0.9) En donde: I es la corriente que pasará por los conductores (amperes); P es la carga total (Watts); V es el voltaje que llega a la residencia por medio de la acometida (127 Volts -ca para el caso de una instalación que no rebasa los 5,000 Watts); y, 0.9 es el denominado factor de potencia el cual regularmente es del 90% por la combinación de cargas resistivas e inductivas existentes en la instalación eléctrica. 3. Con la I, se determina una Ic (corriente corregida) multiplicándola por un factor de demanda o factor de utilización (f.d.) el cual tiene un valor que varía de la siguiente manera. Unidades de vivienda, según NOM-001-SEDE-Vigente, 220-11 Primeros 3,000 VA o menos: 100%; 1 De 3,001 a 120,000 VA: 35%; 0.35
A partir de 120,000 VA: 25%; 0.25 En virtud de que el factor de demanda o utilización especificado en la Norma Oficial, varía mucho antes y después de los 3000 Watts, puede utilizarse a cambio uno más acorde de 0.6 o 0.7 correspondiente al 60% y 70% respectivamente…
Para calcular la Corriente Corregida simplemente se multiplica la I por el f.d. o sea: Ic=(I)(f.d.) 4. Con la Ic se busca el calibre del conductor en las tablas correspondientes, dependiendo de la marca del fabricante y de si estará al aire libre (instalación visible) o en tubo (instalación oculta). Ejemplo. La carga total en una vivienda es de 4,200 Watts, resultado de sumar cargas fijas monofásicas (dispositivos y aparatos eléctricos fijos que funcionan a 127 Volts-ca) y tiene un factor de utilización o de demanda del 70%. Hallar el calibre de los alimentadores principales considerando que la instalación será oculta. Solución. Paso 1. La Potencia total en este caso es de 4,200 Watts. Paso 2. I = 4200/(127*0.9) = 36.74 Amp. Paso 3. Ic = (36.74)(0.7) = 25.72 Amp. Paso 4. En las tablas (para conductores CONOFLAM) se busca el calibre apropiado que soporte 25.72 amperes en la instalación oculta, ahí podremos observar que el calibre #12 puede conducir hasta 25 amperes. Nota. Pueden utilizarse otras tablas, incluso las propias de la NOM-001-SEDEvigente y el resultado de la elección del conductor es el mismo calibre. Criterios para elección del calibre: seguridad y economía. Para un electricista común primero es la economía y luego la seguridad,
por lo que utilizaría calibre No. 12. Para un técnico electricista primero es la seguridad y después la
economía, por lo que aumentaría un calibre a los conductores, evitando con ello también el fenómeno de la caída de tensión. Por lo tanto, elegiría el calibre No. 10 que permite conducir hasta 40 Amperes.
d) Indique las características especiales que debe tener: El alambre que se usa para calefacción y el alambre que se usa para fusible.
Para calefacción
Conductores: 2 conductores de alambre de cobre electrolítico recocido Aislación de los núcleos conductores: silicona para 180º C en color marrón (fase) y celeste (neutro). Espiral de alambre resistivo de acero inoxidable Aislación de caucho termoplástico para 110º C no propagante de la llama Pantalla de cinta aluminio-poliéster y conductor de drenaje de cobre estañado Envoltura externa de caucho termoplástico para 110º C no propagante de la llama Dimensiones externas aproximadas: 6x8 mm Potencia: 40 W/m. La potencia por metro se mantiene constante independientemente de la longitud utilizada Tensión: 220 V Temperatura sobre la aislación y/o envoltura: 100º C Longitud de cada sección calefactora: 0,8 m
Para fusible La conductividad térmica va acompañando a la conductividad eléctrica debido a que la transmisión de calor se debe principalmente a los electrones libres (no siempre, hay resinas buenas transmisoras de calor y buenas aislantes). En los conductores en los cuales no se desea su calentamiento se requiere altas conductividades térmicas, pero en los usados para producir calor se requiere que presenten una elevada resistencia a la conducción del calor. Tiene importancia de acuerdo a cuál sea la temperatura de trabajo del conductor, porque cerca de la temperatura de fusión se pierden tanto las cualidades mecánicas como eléctricas Tiene importancia en los casos en que sea necesario acoplar distintos materiales
e) Analizar la variación de su valor resistivo con la temperatura, de una resistencia que trabaja en un circuito de calefacción Cuando hablamos de calefacción eléctrica, en realidad estamos pensando en calefacción por efecto Joule. Sin entrar en detalles muy técnicos, cuando una corriente de electrones pasa por un material conductor se encuentra cierta resistencia al paso, esto provoca que los electrones pierdan energía útil en forma de calor, subiendo la temperatura del conductor. Como este conductor sólo está
en contacto con el aire, el calor se propaga principalmente por convección y por radiación Si bien el rendimiento energético de las resistencias es siempre el mismo, un 1 kWh de electricidad consumida equivale a 1 kWh de calor emitido, hay diferencias en cómo se transmite luego ese calor hasta que nos calienta. Veamos las soluciones más comunes del mercado.
6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES En las experimentaciones se comprobó que al aumentar la resistencia de un circuito su intensidad disminuía, esto debido a que mientras mayor era la resistencia, mayor era la oposición al flujo de electrones. Y cuando esta disminuía la intensidad que circulaba era mayor. Se observó que la pendiente de la recta está directamente relacionada con la resistencia que se utilice. En el trascurso del desarrollo de la práctica se realizaron experimentos para comprobar dicha ley. Entre los cuales consistía en armar un circuito y calcular teóricamente su intensidad de corriente, después con el uso del multímetro medir experimentalmente y comparar esos resultados que resultaban similares.
Finalmente, al término de la práctica se cumplió el objetivo propuesto ya que se comprobó la ley de ohm.
Es notorio que la variación del Voltaje influye en las mediciones realizadas, lo cual impide la toma correcta de los valores
Según las gráficas podemos concluir que hay una proporción entre la intensidad de la corriente y la diferencia de potencial, es decir, que al aumentar la diferencia de potencial aumenta la intensidad de la corriente
7. BIBLIOGRAFÍA
https://es.slideshare.net/isabellafilth/ley-de-ohm-laboratorio http://ayudaelectronica.com/materiales-fusibles-electricos/ http://panamahitek.com/conceptos-basicos-de-electricidadla-ley-de-ohm/ https://es.wikipedia.org/wiki/Amperio https://www.youtube.com/watch?v=AV-m9RGotME http://www1.uprh.edu/clguve/labfis2/experimento3.htm
http://bapesa.blogspot.pe/2013/08/sonda-de-calefaccionfuera-de-rango.html http://www.interempresas.net/Instaladores/Articulos/11523 7-Sistemas-de-regulacion-y-control-en-calefacciondomestica.html http://www.buenastareas.com/materias/caracteristicas-deun-alambre-que-se-usa-como-fusible/0 https://electricidadviatger.blogspot.pe/2008/05/fusibles.html
