UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE FISICA
Informe Nº 3
LEY DE OHM Y FUENTES DE TENSION CONTINUA Baldelomar Rosales Jilmar (Ing. Industrial) Caballero Quiroz Reynaldo Ramber (Ing. Química) Lora Gutiérrez Pedro (Ing. Electrónica)
Materia: Laboratorio de física Básica III Docente: Viernes 9:45-11:15 12 de mayo de 2017
LEY DE OHM Y FUENTES DE TENSION CONTINUA 1. OBJETIVOS
Verificar la ley de Ohm. Determinar una resistencia de 3 ohmios Determinar el valor de la fuerza electromotriz (FEM), la resistencia interna (r i) y la corriente de corto circuito (I cc) de una fuente de tensión continua.
2. FUNDAMENTO TEORICO LEY DE OHM El físico alemán Simón Ohm, quien en 1827 realizó las primeras pruebas experimentales concernientes a la conducción eléctrica en los metales, caracterizo dicha constante como la resistencia (R) del conductor esto es:
R= L =
*L
g* Donde:
L= longitud A= tramo pasivo de sección g= constante característica del material conductor = resistividad del medio = 1/g La Relación final
V=R se conoce precisamente como la ley de OHM, es decir “la diferencia de potencial del medio está directamente relacionada con la corriente ( ) que circula por él. Esta ley es fundamental en el análisis de circuitos eléctricos. La unidad internacional de resistencia es el ohmio ( ) y equivale a:
1 ( ) = 1( V/A )
Circuito # 1.-
Estos circuitos muestran los efectos producidos por los cambios en la resistencia, sobre la intensidad de corriente. Los tres circuitos tienen el mismo voltaje en todo el proceso. Nótese que cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta y cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye. La intensidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia como la demuestra la Ley de Ohm. I = V/R
Circuito # 2.-
Este circuito demuestra los efectos que ocurren con los cambios de voltaje, en la intensidad de corriente Los tres circuitos tienen la misma resistencia, nótese que cuando el voltaje aumenta, la intensidad de corriente también aumenta. Por lo tanto, la i ntensidad de corriente, es directamente proporcional al voltaje, como lo demuestra la Ley de Ohm. I = V/R
INSTRUMENTOS DE MEDICION ELECTRICA AMPERIMETRO
El dispositivo que mide la corriente se denomina Amperímetro. La corriente debe ser medida al pasar en serie con la corriente que se va a medir. Los alambres deben cortarse de forma que realicen conexiones hacia el amperímetro. Cuando se usa el amperímetro para medir corriente directa, debe asegurarse entre por la terminal positiva del instrumento y salga por la terminal negativa. Idealmente, un amperímetro debería tener resistencia cero para no alterar la corriente que va a medirse. Se medirá la corriente continua o directa (corriente que no varía con el tiempo)
I =V/R VOLTIMETRO
El dispositivo que mide las diferencias de potencial se llama voltímetro. La diferencia de potencial entre 2 puntos cualesquiera en un circuito puede medirse simplemente colocando las terminales del voltímetro en estos 2 puntos sin cortar el circuito. La diferencia de potencial a través de la resistencia R se mide conectando el voltímetro paralelo con R ’. La terminal positiva del voltímetro debe ser conectada en el extremo de la resistencia de mayor potencial, y la terminal negativa al extremo de la resistencia de menor potencial. Un voltímetro ideal tiene resistencia infinita así que no hay corriente pasando a través de él. ’
GALVANOMETRO
Es el principal componente utilizado en la construcción de los amperímetros y voltímetros. El galvanómetro de D’Arsonval consta de una bobina de alambre montada de tal forma que está libre de rotar sobre un pivote en un campo magnético proporcionado por un imán permanente. La operación básica del galvanómetro hace uso del hecho de que un momento de una fuerza actúa sobre una espira con corriente en presencia de un campo magnético. En otros términos, el galvanómetro es un instrumento que sirve para detectar si existe flujo de corriente por algún segmento además de su sentido. -Los generadores de corriente continua son: pilas, baterías. -Fuentes de tensión continua poseen polaridad (Voltímetro D.C.).
3. MATERIALES
Fuente de tensión continúa alimentada por energía eléctrica
Resistencia de valor constante Resistencia variable (reóstato) Voltímetro – multímetro
Amperímetro Cables de conexión
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Fijar un valor constante de la resistencia eléctrica, y armar el circuito Para un voltaje en la resistencia, registrar la corriente que circula por ella. Variar el voltaje en la resistencia, y registrar el cambio respectivo en la corriente eléctrica y completar la tabla. Repetir todos los pasos anteriores, para otro valor de resistencia eléctrica y completar la tabla
5. RESULTADOS En la tabla 1 registro de los valores del voltaje y la corriente eléctrica para R 1
Figura 1: Circuito para la ley de Ohm
R1=40
n
I[A]
V[V]
1
0,06
2,8
V[V] 16 14
2
0,10
4,3
3
0,16
6,6
10
4
0,20
7,9
8
5
0,26
10,4
6
0,30
11,8
12
6 4 2
7
0,34
13,5
Tabla 1: Mediciones de la corriente electrica y voltage
I [A]
0 0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
Grafica 1: Voltaje en función de la corriente eléctrica
0,35
0,4
La ecuación de ajuste para la gráfica 1 es: Y=A+BX V=R*I
Con el método de mínimos cuadrados determinamos los parámetros de la curva ajustada con sus respectivos errores:
Σdi = 0,(72) 0539 = , = (2) +X 2Y2BΣXY+2ABΣX di = ΣY +=(561, +(37,9884) ∗(1,42)(2)∗(0,4795)∗(57,3) 9 5)+(7)∗0, 4 795 (2)∗(37,9884)∗(14,68)+2∗(0,4795)∗(37,9884)∗1,42 = , ∆= nΣX (X) = 7∗0,3524(1,42) = 0,4504
Σ x 0 1078 √ = ∆ = √ 0,3524∗0, 0,4504 = , = √ ∆ = √ 7∗0,0,405041078 = ,
A = 0,4795±0,09184 B = 37,9884±0,4093 r=0,9997
Con los valores de los parámetros, la ecuación de ajuste escogida es:
V=37,9884*I
Despreciando el valor de A y utilizando la ecuación V=RI, determinar el valor de la resistencia eléctrica con su respectivo error.
Como R=B Entonces:
37,9884±0,4093
R=
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL, FUENTE DE TENSIÓN CONTINUA.
Elegir la fuente de tensión continúa alimentada con energía eléctrica.
Armar el circuito.
Para una longitud del alambre metálico del reóstato, registrar el valor de la corriente eléctrica y las diferencias de potencial respectivas.
Repetir los pasos 2,3,4.
Figura 2: Circuito con una resistencia interna de una fuente
RESULTADOS PARA UNA FUENTE DE TENSIÓN CONTINUA n
I[mA]
V[V]
1
140
0,24
V[V] 0,6 0,5
2
120
0,32
3
100
0,38
0,4 0,3 0,2
4
80
0,45
5
40
0,56
0,1
I[mA]
0 0
Tabla 2: Valores de corriente eléctrica
20
40
60
80
100
120
140
160
Grafica 2: Voltaje en función de la corriente eléctrica con la fuente de voltaje
y voltaje con la fuente de voltaje
La ecuación de ajuste para la gráfica 2 es: Y=A+BX V=E- ri*Icc
Con el método de mínimos cuadrados determinamos los parámetros de la curva ajustada con sus respectivos errores:
− = ,∗− Σdi = ,∗ = (2) (52) X 2Y2BΣXY+2ABΣX di = ΣY +=(0, +8433)+(5)∗0, +(3,3649∗10−) ∗(52000)(2)∗(0,717) 7 17 −)∗(169,2)+2∗(0,717)∗(3,3649∗10−) ∗(1, 9 7)(2)∗(3, 3 649∗10 ∗480 = ,∗− ∆= nΣX (X) = 5∗52000(480) = 29600
= √ Σx∆ = √ 52000∗,29600∗− = ,∗− − 5 ∗, ∗ √ √ = ∆ = 29600 = ,∗−
− A = 0,717±,∗ B = 3,3649∗10− ± ,∗− r=-0,9993
Con los valores de los parámetros, la ecuación de ajuste escogida es: Y=0,717 +
3,3649∗10−− 3,3649∗10
V=0,717 -
*Icc
Utilizando la ecuación V=E-r i*Icc, determinar el valor de la FEM, resistencia interna y corriente de cortocircuito con sus respectivos errores:
0,717±,−∗− − 3,3649∗10 3,3649∗10 ± ,∗−
Como E=A entonces E=
r i=
y –r i=B entonces –r i= Para calcular Icc:
0,717 − = 213,08 = = 3, 3649∗10 0,717±,− ∗− − 3,3649∗10 ± ,∗ E=
r i=
= 213,08
6. COCLUSIONES Se puede concluir que la corriente fluye por un circuito donde la cantidad de corriente que fluye por el mismo es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Esto puede ser visto en los datos obtenidos en la primera parte del experimento donde a medida que aumentaba el voltaje también aumentaba la corriente. Sin embargo, podemos decir que la cantidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia, también observado en los datos de la segunda parte.
7. BIBLIOGRAFIA http://clubensayos.com/Tecnolog%C3%ADa/APLICACION-DE-LA-LEYDE/836615.html http://html.rincondelvago.com/ley-de-ohm.9.html http://html.rincondelvago.com/ley -de-ohm.6.html
8. CUESTIONARIO 1. Cuál de las dos fuentes de tensión estudiadas se acerca más a una fuente de tensión ideal. 2. En una fuente de tensión continua real, ¿Cuál debe ser el valor de la resistencia eléctrica R para tener una máxima transferencia de potencia? 3. ¿Se cumple la ley de Ohm para todo tipo de materiales?
