UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA Y METALURGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGICA *************************************************
INFORME Nº 02
LEY DE OHM
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CURSO: Física III PRESENTADO POR: Alata Ccanahuire Favio DOCENTE: Lic. Roger Olarte Mamani SEMESTRE: IV PUNO - PERU
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGIA Y METALURGICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA GEOLOGIA INFORME Nº 002/FIGIM A:
Roger Olarte Mamani
ASUNTO: Practica de Laboratorio Nº 02 “LEY DE OHM”– Física III FECHA:
UNA-PUNO, 05/12/2012
GRUPO:
309
Es grato dirigirme a usted, para presentarle el siguiente informe de práctica del laboratorio “LEY DE OHM”de física III realizado el día miércoles 21 de noviembre del 2012. Como es de su conocimiento, le pido que revise el informe de práctica de laboratorio “LEY DE OHM”, que el trabajo de resolución de preguntas se hizo de acuerdo a la práctica realizada. Sin otra particularidad, me despido de usted.
___________________________ ALATA CCANAHUIRE FAVIO
CÓDIGO 111140
LEY DE OHM I.
II.
OBJETIVO Es investigar y analizar las tres variables involucradas en una relación matemática conocida como la ley de Ohm. Es determinar el comportamiento de los foquitos en diferentes circuitos. También analizaremos las deferentes maneras de conectar las pilas. Es comenzar a experimentar con las variables que definen el funcionamiento de un circuito eléctrico. Este es el primer practico de tres en los que analizaremos todas las variables de un circuito eléctrico corriente, voltaje. FUNDAMENTO TEÓRICO
Ohm descubrió que cuando el voltaje (diferencia de potencial), a través de una resistencia cambia, la corriente que circula por la resistencia también varía. El expreso eso como. I = V/R Donde I es la intensidad de la corriente, V es el voltaje (diferencia de potencial), y R es la resistencia. La corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. En otras palabras, cuando el voltaje aumenta, también lo hace la corriente. La constante de proporcionalidad es el valor de la resistencia. Dado que la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, a medida que la resistencia aumenta, la corriente disminuye. Un resistor es “ohmnico” si al incrementarse el voltaje la resistencia se incrementa, un grafico de voltaje vs
corriente muestra una línea recta (indicando una resistencia constante). La pendiente de la línea es el valor de la resistencia. Un resistor es “no óhmico ” si el grafico de voltaje vs corriente no es una línea recta. Poe ejemplo, si la resistencia cambia a medida que el voltaje varia, el grafico de voltaje versus corriente debería ser una curav con cambio de pendiente. Para ciertos resistores, el valor de su resistencia no cambia sensiblemente. Sin embargo, para un bombillo, la resistencia de los filamentos cambiara cuando se calienta se enfría. A altas frecuencias de corriente alterna, el filamento no tiene tiempo de enfriarse, por lo que se mantiene en un valor casi constante de temperatura y la resistencia se mantiene relativamente constante. A bajas frecuencias de corriente alterna (por ejemplo, menos de 1 hertz), el filamento tiene tiempo para cambiar su temperatura. En consecuencia, la resistencia del filamento cambia drásticamente y la variación de la corriente a través del filamento es interesante observarla. En la primera parte de esta actividad, se investigara la relación entre la corriente y el voltaje en un resistor de diez ohmnios (#) de resistencia. En la segunda parte, se investigara la relación entre la corriente y el voltaje en el filamento de un bombillo pequeño. III.
EQUIPO NECESARIO: Interfax science workshop
Resistencia (10 ohmios)
Tablero electrónico AC/DC
Sensor de voltaje
Cables de conexión (alambres conductores)
Multimetro digital
PARTE IA. CONFIGURACION DEL COMPUTADOR (RESISITOR DE 10 OHMS). 1. Conecte la interface del science workshop al computador, encienda la interface y encienda el computador. 2. Conecte los cables de red tipo banana en los puertos de salida de la interface.
3. En la pantalla principal, haga un clic en data studio para abrir el archivo, a continuación aparecen cuatro opciones, escoja “crear experimento” y realice un doble clic.
Puede visualizar en la pantalla del computador una fotografía del scienceworkshop. Haga un clic en la salida de la interface y automáticamente aparecerá la pantalla del generador de señal.
En el generador de señal, deben realizarse diversos ajustes: seleccionar una onda de tipo triangular, amplitud pico de la onda en 3,000 voltios; frecuencia de 60,000 hertz y una frecuencia de muestreo de 5000 hertz. Realizar un clic en mediciones y frecuencia, activar los iconos de “medir voltaje de salida” y “medir corriente de salida”.
PARTE IIA. CONFIGURACION DEL EQUIPO-PARA EL RESISITOR DE 100 OHMS. No es necesario calibrar el sensor, ya que en esta actividad, la interface es el sensor. 1. Coloque un resistor de 100 ohms en el par de resortes mas cercanos a las tomas en forma de banana, en la esquina derecha e inferior del tablero electrónico AC/DC. 2. Conecte los cables de red tipo banana que salen de los puertos de la interface en las tomas en forma de banana del tablero electrónico AC/DC
PARTE IIIA: TOMA DE DATOS-RESISITOR DE 100 OHMS. 1. En la parte inferior e izquierda de la pantalla, haga un clic en “grafico”, el programa le permite escoger el tipo de grafico que usted desea visualizar. Para este caso, escoja el grafico de voltaje de salida y aparecerá voltaje (V) versus tiempo (T). como objetivo es medir voltaje versus intensidad de corriente; haga un clic en la parte superior de la pantalla, donde dice “corriente de salida” y arrastre con el mouse hasta el eje horizontal de su grafico.
De esta manera, el grafico anterior será sustituido por un grafico de voltaje de salida versus corriente de salida. 2. Inicie el registro de datos dándole in clic al botón de “inicio” que está en la parte superior de la pantalla. Observar el rastro de tensión vs corriente que se forma durante unos segundos y luego detenga la medición de datos, haciendo un clic en el botón 2 detener” (que está en el mismo lugar donde antes
decía inicio)
Para observar mejor el grafico, seleccione el icono “optimizar escala” (en la parte superior del grafico) y
automáticamente el programa adecua los ejes a los datos del experimento. 3. Determine la resistencia del resistor. En el gráfico de Voltaje vs Corriente, utilice el cursor para hacer el clic y dibujar un rectángulo en torno a una región que sea relativamente recta. Haga un clic en el icono “ajustar” (en la parte superior del grafica) y seleccione ajuste lineal, el programa muestra la recta de ajuste, cuya pendiente representa el valor de la resistencia del resistor. Resistencia (resistor de 10Ω)=_______ voltios/amperios
Optimizar escala
herramienta de ajuste
PARTE IB: CONFIGURACION DEL COMPUTADOR. (BOMBILLO) Cambie la amplitud y la frecuencia de la onda de salida de CA. Haga clic en la ventana del generador de señales para que se active. Realice los siguientes ajustes: coloque la amplitud pico de la onda en 2,500 Voltios y una frecuencia de muestreo de 10,000 Hertz. Se continúa trabajando con una onda triangular y con una frecuencia de muestreo de 5000 Hertz. Verifique estén activos los iconos de “me dir voltaje de salida” y “medir corriente de salida”.
PARTE IIB: CONFIGURACION DEL TABLERO PARA EL BOMBILLO. 1. Retire la resistencia anterior de los resistores del tablero electrónico AC/DC. 2. utilice dos de los alambres de 10” y conéctelos entre las tomas en forma de banana del tablero electrónico AC/DC y el componente por encima y por debajo de los resortes de 3 Voltios, como se muestra en la figura.
PARTE IIIB: TOMA DE DATOS. FILAMENTO DE BOMBILLO La toma de datos se realizara de la misma manera como se hizo para la resistencia de n100 ohms. Recuerde dar un click en gráfico y hacer el arrastre para obtener en pantalla el grafico de Voltaje de Salida vs Corriente de Salida. Realizar un click en inicio para comenzar el registro de datos. Observe en pantalla el grafico de voltaje vs corriente del filamento del bombillo. Espere unos segundos y luego detenga la medición de datos. Observe que a medida que se grafica la figura, el bombillo prende y apaga en diversos instantes de tiempo. Ajuste la escala si es necesario. En pantalla, debe aparecer una figura como la que se muestra a continuación:
Seleccione un tramo de la curva con un recuadro, luego haga un click con el botón derecho del mouse para obtener las coordenadas en varios puntos de la grafica. Divida el voltaje entre la corriente en cada punto. Y poner tabla para tomar los datos generales. PROCEDIMIENTO GENERAL 1. Selecciona una resistencia de las que se dispone en el tubo plástico. utilizando el código de colores (ver figura 3.2) decodifica el valor de la resistencia y anota este valor en la primer columna de la tabla 3.1.
Como medir corriente: 2. Implementa el circuito de la figura 3.1ª. 3. Coloca el selector del multímetro en la escala de 200mA (presta atención a las indicaciones del multímetro, como conectar las puntas para medir corriente). Conecta el circuito y lee la intensidad de corriente que circula por la resistencia. Anota este valor en la segunda columna de la tabla 3.1. 4. Cambia la resistencia por una de diferente valor. Anota su valor en la tabla 3.1, luego mide y toma nota de la corriente (pasos 2 y 3). Repite este proceso con todas las resistencias que tenemos. No es necesario que realices las mediciones de las resistencias que tengan el mismo valor. Como medir tensión: 5. Desconecta el multímetro y conecta un cable entre el terminal positivo de la pila y el extremo de la resistencia como en la figura 3.1b. Modifica la escala del multimetro para medir 21VDC y conecta las puntas como se indica en la figura 3.1b. Utilizando la primera resistencia, mide la tensión y anótalo en la tabla 3.1. 6. Cambia las resistencias y realiza todas las mediciones necesarias para completar la tabla3.1. ANALISIS DE DATOS Procedimiento I (CIRCUITOS CON RESISTENCIAS) 1. Seleccione tres resistencias. 2. Calcula la corriente Tensión/Resistencia para cada juego de datos. Compara los valores que calculaste con los valores que mediste de la corriente. Resistencia, Ω Corriente, A Tensión, V Tensión/Resistencia
Tabla 2.1
3. Selecciona tres resistencias. Anota su código de colores en la tabla 4.1., llamaremos a las resistencias: , Y . 4. determina el valor de las resistencias utilizando el código de colores. Anota este valor en la columna Resistencia Codificada de la tabla 4.1. anota el valor de la tolerancia según lo indica el color en la columna correspondiente. 5. Utiliza el data studio y ajuste la pendiente de cada resistencia para medir el valor experimental de las resistencias y anota estos valores en la tabla (resistencia medida). 6. Determina el porcentaje experimental de error de cada resistencia y anótalo en la columna apropiada. % de Error = [(medido – codificado)]x 100% Colores Resistencia Resistencia % de Error tolerancia Codificada Medida
Tabla 4.1 7. Conecta las tres resistencias valor que se ha utilizado en el experimento 4 en serie (figura 5.1). con dos cables conecta las pilas, se presta mucha atención que cable se debe conectar al terminal positivo y cual al negativo. 8. Se utiliza el multimetro para medie la tensión o sensor de voltaje (tensión) en cada resistencia y en las combinaciones indicadas en la figura 5.1. se deba tener cuidado con la polaridad de las puntas del multimetro (rojo es positivo, negro es negativo). Se toma los datos de las mediciones.
R1 R2 R3 R12 R23 R123
V1 V2 V3 V12 V23 V123
9. Ahora se implementa el circuito paralelo de la figura 5.2 utilizando las mismas resistencias. Se mide la tensión en cada una de las resistencias y las combinaciones y se toma nota. Ser debe tener mucho cuidado con las polaridades. Nota: se deja conectados las tres resistencias mientras se realiza las mediciones
=________
=________
=________
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=________
=________
=________
=________
Figura 5.2 10. Se conecta las resistencias formando el circuito mixto de la figura 5.3. se realiza las mediciones y se toma nota. =________
=________
=________
=________
=________
=________
=________
=________
Código de colores para resistencias
Negro 0 Marrón 1 Rojo 2 Naranja 3 Amarillo 4 Verde 5 Azul 6 Violeta 7 Gris 8 Blanco 9 Cuarta banda Ninguna ± 20% Plateada ± 10% Dorada ± 5% Roja ± 2% Figura 3.2 Procedimiento II (CIRCUITOS CON FOQUITOS) PARTE A Nota: debido a variaciones entre los foquitos, puede ser que diferentes foquitos tengan diferente
brillo en las mismas condiciones de funcionamiento. 1. Se utiliza tres cables para conectar un foquito a una de las pilas de manera que se encienda, se debe usar llave (como en el experimento 1) para encender y apagar el foquito. No se deja encendido el foquito innecesariamente por que nos podemos de quedarnos sin pilas para completar los experimentos. 2. Se usa los cables que sean necesarios para conectar otro foquito en el circuito y que sete también se encienda. Se utiliza una llave interruptora (resortes) para encender y apagar los foquitos. Una vez que el circuito funcione correctamente se hace un diagrama del circuito. Se anota en la misma hoja una explicación de lo que sucede con el circuito. Si no se logra que el circuito funcione en el primer intento se sigue probando con otras conexiones. Nota: el foquito se utiliza en el primer circuito ¿sigue igual, se ve más o menos brillante que antes? Puedes explicar ¿Por qué el cambio, o porque se mantuvo igual el brillo del foquito? 3. Si se afloja un foquito, el otro foquito ¿queda encendido o se apaga, por qué?
4. Se diseña un circuito que permita encender los tres foquitos de manera que todos se enciendan con la misma intensidad. Se realiza el diagrama del circuito una v ez que funcione correctamente. ¿Qué piensas, que el circuito es un circuito serie o paralelo? ¿Qué pasa si se quita uno de los foquitos?
5. Se diseña otro circuito diferente que permita encender los tres foquitos de manera que todos se enciendan con la misma intensidad pero diferente luminosidad que en el punto 4. Se realiza el diagrama del circuito una vez que funcione correctamente. ¿Qué piensas, que el circuito es un circuito de serie o paralelo? ¿Qué pasa si lo quitas uno de los foquitos?
6.
Se diseña un circuito que encienda dos foquitos con la misma intensidad y uno con la intensidad diferente. Se realiza las conexiones y el diagrama del circuito una vez que funcione correctamente. ¿Qué pasa si se quita uno de los foquitos?
7. Hay alguna regla que puedas enunciar sobre las formas de conectar los foquitos.
PARTE B 8. Se conecta una pila a un foquito como en el paso 1 usando un resorte como llave para poder apagar y prender el foquito. Se observa la intensidad con que prende el foquito. 9. Se conecta la otra pila en el circuito como se ve en la figura 2.1ª ¿Cómo varia la luminosidad de foquito?
10. Se conecta las pilas como se ve en la figura 2.1b ¿Cómo varia la luminosidad del foquito?
11. Finalmente, se conecta las pilas como se ve en la figura 2.1c ¿Cómo varia la luminosidad del foquito?
Nota: determina la naturaleza de las conexiones de las pilas que hiciste en los pasos 9 a 10. ¿Qué conexión es la más conveniente para lograr mayor luminosidad en los foquitos y cuál fue la que produjo la menor luminosidad? ¿Puedes determinar la razón por la cual sucede esto? PARTE C 12. Se implementa el circuito mostrado en la fig. 2.2 ¿Cuál es el efecto de girar la perilla del potenciómetro?
Figura 2.2
CUESTIONARIO 1) ¿qué es la ley de ohm?
2) la ley de ohm dice que la corriente es equivalente al cociente tensión/ resistencia. ¿concuerdan tus datos con lo que dice la ley de ohm? de la tabla 2.1
3) utiliza el data studio capture la grafica y ajuste la pendiente de cada resistencia para medir el valor experimental de las resistencias y anota estos valores en la tabla. Y realice su comentario. de Error Colores Resistencia Resistencia Tolerancia codificada medida
4) determina el porcentaje experimental de error de cada resistencia y anótalo en la columna apropiada. De Error = [(medido - codificado)/ codificado] x 100 (comente del análisis)
5) ¿Cuál es la relación entre el de error y la tolerancia de fabricación de tus resistencias?
6) ¿Cuáles son las posibles fuentes de error en esta práctica? ¿cómo crees que este afectaría tus mediciones?
7) Haga un análisis completo de la Resistencia Equivalente de serie y paralelo del procedimiento I y cuanto error se cometió.
8) ¿Cuál es la regla aparente para la combinación de resistencias en circuitos serie, y en circuitos paralelo?
9) En el grafico que realizaste, cual es la relación matemática entre la corriente y la resistencia (de la pregunta 3)
10) Responda las preguntas en forma detallada a lo largo del procedimiento II (parte A, B, C) del experimento. Presta especial atención a las preguntas recuadradas en las notas. 11) Cuáles son las reglas de operación aparentes para la conexión de foquitos en serie y en paralelo.
12) Cuáles son las reglas de operación aparentes para la conexión de las pilas en serie y en paralelo.
13) Cuál es la función del potenciómetro en un circuito.
