Laboratorio de Electrotecnia industrial
Apellidos y Nombres: Carlos Oblea Silva Programa: Ingeniería Industrial Fecha:03/09/2010
UCSM Código Semestr e Practica Nº
2010242181 IV 2
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Ley de Ohm 1. Objetivos A. Demostrar que en un circuito eléctrico resistivo se cumple la ley de ohm B. Reconocer la relación entre voltaje y corriente C. Graficar la curva característica de una resistencia D. Montar el circuito eléctrico esquematizado E. Reconocer los equipos e instrumentos que se utilizaran a lo largo del curso
2. Fundamento teórico La ley de ohm es una de las leyes fundamentales de la electrotecnia. Señala la dependencia de la tensión y la corriente con la resistencia y la conductancia Si la oposición al paso de la corriente es la denominada resistencia R, la capacidad de conducir la corriente se llama conductancia G R=U/ I Resistencia R; unidad Ohmios (Ω)
G=I/U Conductancia G; unidad Siemens (S) 1S = 1A / 1V
1 Ω = 1V /1A
Lo esencial de la ley de ohm es comprender la relación directa que tiene el voltaje y la corriente; es decir si por ejemplo el voltaje sube, la corriente también debe de hacer subido. Esta sencilla observación es para fines prácticos más útil que la memorización de la relación matemática que muestra eta ley. Otras formas para la ley de ohm son la siguientes expresiones derivadas U=R.I
I=U/R
Representación Grafica Si graficamos la corriente I que circula por una resistencia de 10 Ω en función del voltaje U que se aplica, obtendremos la siguiente grafica
La inclinación que presenta esta recta con respecto al eje de las abscisas, se denomina Pendiente. Específicamente, la pendiente es la tangente de este Angulo de inclinación
Por consiguiente, la mayor inclinación de la recta indicara una mayor conductancia y una menor resistencia
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3. Materiales
Voltímetro digital Amperímetro digital Fuente de alimentación variable Reóstato 47 Ω Variac Bananas conectoras
4. Procedimiento Se armo el circuito mostrado en la figura
Medición de corriente con R constante y diferentes valores de voltaje En esta parte se midió la corriente circulante en la resistencia alimentándolo con diferentes valores de voltaje, con los valores encontrados se completo la siguiente tabla Voltaje (v)
Corrient e (I)
Resistencia (Ω)
I teórico (A) 0
E Absolut o 0
0
0
20
2
0,087
4
E%
0,00%
20
0,1
-0,013
-13,00%
0,18
20
0,2
-0,02
-10,00%
6
0,29
20
0,3
-0,01
-3,33%
8
0,39
20
0,4
-0,01
-2,50%
10
0,49
20
0,5
-0,01
-2,00%
12
0,59
20
0,6
-0,01
-1,67%
Para completar la tabla se utilizo las siguient es formulas
En esta parte cabe la siguiente aclaración la resistencia medida se hizo con el Multímetro digital, el cual para hacer su medición suministra un pequeño voltaje y mide la corriente, realizando una medición indirecta de la resistencia, esta medición indirecta de la resistencia se hace en DC, al querer trabajar la resistencia en AC se da el efecto Skin que será descrito más adelante, este efecto hace que la resistencia en AC sea mayor que la resistencia DC, es decir que al valor de resistencia en DC se le debe multiplicar por un factor multiplicados para poder trabajar en AC El factor multiplicador dependiendo de la frecuencia esta en los siguientes rangos FS=1.2-1.8
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Por lo que se considera un valor promedio de FS=1.5 En el caso de la actividad realizada se midió una resistencia de 20 Ω por lo que realmente seria: Para tener unos cálculos más exactos se debería trabajar con valor de resistencia de 30 Ω, p ero al ser el circuito muy sencillo y al estar trabajando con tensiones bajas y por una cuestión de simplicidad se trabajara con valor de resistencia de 20 Ω
Efecto skin En DC la corriente circula por toda la sección del conductor I dc
En AC debido a la frecuencia la corriente circula por la parte más cercana al borde del conductor, no circulando por el centro; de esta manera la sección por la que realmente circula la corriente es más pequeña que la sección total del conductor aumentando de esta manera la resistencia del conductor
I
Grafica de la tabla
Corrinete vs Voltaje 0.7 0.6 0.5 e t n 0.4 e i r r 0.3 o C
0.2 0.1 0 0
2
4
6
8
10
12
14
Voltaje
Con los valores de voltaje y de la corriente medida s va a determinar la resistencia del circuito Para esto se utilizara el método de regresión lineal que tiene la siguiente formula
Donde A: pendiente B: desfase en Y
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Se obtuvo los siguientes datos: A=0.04975 B=-0.00892
Se sabe
Con esto se comprueba la ley de ohm El error es
Se aprecia que el error es pequeño por lo que la experiencia fue correctamente realizada
Medición de corriente con diferentes valores de resistencia y voltaje constante En esta parte se hizo la medición se corriente dando un valor fijo al voltaje y cambiando el valor de las resistencia en progresión aritmética, con las mediciones hechas se completo la siguiente tabla
Voltaje (v)
Resistencia (Ω) 5
I teórico
10,15
Corriente (I) 2,15
2,03
E Absoluto 0,12
10,2
1,01
10
E% 0,00%
10
1,02
-0,01
-0,98%
0,75
15
0,66667
0,0833
12,50%
10,1
0,5
20
0,505
-0,005
-0,99%
10,5
0,39
25
0,42
-0,03
-7,14%
10,3
0,32
30
0,34333
-0,0233
-6,80%
10,6
0,27
35
0,3028
-0,032
-10,85%
La grafica de la tabla
Corriente vs Resistencia 2.5
2 e t 1.5 n e i r r o 1 C
0.5
0 0
5
10
15
20
Resistencia
25
30
35
40
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La forma de la grafica (cuadrática) corresponde a que se le asignaron valores de resistencia en progresión aritmética, no se le asigno un valor constante a la resistencia que haría que la grafica sea lineal y facilitaría la determinación del voltaje en la grafica
5. Cuestionario A. Explique ¿Por qué el grafico obtenido con los datos registrados no es exactamente una línea recta? Hay varias razones por la recta no es completamente lineal: El voltaje no es fijo, es decir varia un poco durante el desarrollo de la practica; esto es debido a medios externos como la cantidad de equipos que están prendidos y la caída de tensión que esto trae consigo La clase de precisión de los Multímetro Al momento de medir la resistencia, no se llega de manera exacta al valor d la resistencia requerido Al cambiar el valor de resistencia a medir existe una pequeña caída de tensión en los cables mientras más pequeña sea la resistencia la caída de tensión será más grande por lo que el voltaje en los terminales disminuirá La calibración del voltaje no es exacta, siempre va a existir una pequeña variación con respecto del valor de voltaje requerido
B. Describa la utilización del código de colores para la identificación de resistencias cerámicas de carbón y ponga 3 ejemplos de aplicación En resistencias de pequeñas potencias se ha colocado líneas de colores en el, con la finalidad de saber el valor resistivo que tengan y la tolerancias que tienen
Ejemplos
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C. Describa la clasificación de resistencias de alambre Los metales tienen valores distintos de resistividad, lo que se hace es tratar de elegir el material menos resistivo para ser usado, considerando también características económicas y técnicas
D. Indique las características especiales que debe tener: el alambre que se usa para calefacción y el alambre que se usa para fusible
Alambre utilizado para calefacción: Debe ser un material resistividad relativamente baja , para que favorezca el paso de corriente y de esta forma se convierta la energía eléctrica en energía calorífica, debe tener un punto de fusión alto para que no se derrita con el calor
Alambre utilizado para fusible Debe ser de un material con resistividad baja, para favorece el paso de corriente, como característica principal debe tener un punto de fusión bajo, para que cuando esté sometido a una corriente relativamente alta se derrita y corte el paso de corriente
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E. Analizar la variación de la resistencia de un circuito de calefacción con temperatura Todo material que es sometido a variación de temperatura sufre también variación en sus dimensiones, por lo que también sufre variación en su resistividad Generalmente los metales con el aumento de temperatura también tienen aumento en su resistividad razón por la que los conductores cuando están sometidos a altas temperaturas tienen un aumento en su resistencia, provocando que haya perdidas de energía en calor por el efecto joule
6.
Observaciones 1.
Al momento de realizar la grafica se puede observar que no es completamente lineal esto es debido a otros efectos como la variación la tensión y la no calibración fina que se debe realizar al variar y al reóstato
2.
Cuando los conductores son expuestos al calor experimentan un aumento en sus propiedades físicas como dimisiones y resistividad, aumentado de esta forma su resistencia y provocando que haya más perdidas en los conductores por el efecto joule
3.
Los instrumentos d medición también consumen cierta potencia al momento de realizarse la medición
4.
Se observo la que la ley de ohm se cumple en circuitos eléctricos, además que se realizo las graficas correspondientes para determinar la resistencia por el método regresión lineal
5.
El efecto skin provoca que haya un aumento en la resistencia del conductor en CA con respecto a CD, el factor multiplicador es en caso del laboratorio Fs=1.5
7. Conclusiones 1.
Al momento de realizar las conexiones se debe realizar con la fuente apagada para que haya riesgo de accidentes el laboratorio
2.
Es importante hacer los cálculos para determinar el error , pues esto mostrará si nos hemos equivocado en alguna parte de la practica
3.
Es importante aprender a identificar las resistencias por el código de colores pues esto evitara q perdamos tiempo midiendo el valor de la resistencia
4.
Se demostró la ley de ohm que dice que el voltaje esta en proporción directa a la resistencia y a la corriente circulante, además que en la grafica I vs V la pendiente es la inversa de la resistencia , por lo que la pendiente vendría a ser la conductancia
5.
La resistividad es la características de cada material mientras que la resistencia es el resistencia al paso de la corriente que depende de la resistividad, de la longitud y de la sección; mientras que la conductividad es la inversa de la resistividad por lo que vendría a ser la característica del material, mientras que la conductancia es la capacidad de conducir corriente
