INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA LABORATORIO DE MECÁCINA CLÁSICA Y ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO TURNO MATUTINO
LABORATO LABORATORIO RIO DE DE MEC NICA CL SICA Y LABORAT LABORATORIO ORIO DE ELECT ELECTRICI RICIDAD DAD Y MAGNE MAGNETISMO TISMO FORMATO DE EVALUACION ENERO – JULIO 2017 (17-2)
Grupo:
Sección:
Equipo:
Nombre(s)
Apellidos
Practica No. ________. “______________________________ ___________________” Valor
Rubro
_____/______/______ d a m
Puntaje
Presentación de práctica o bitácora.
! Punto
Engargolado o folder con broche baco, del color que corresponda al grupo. Formato de evaluación en cada práctica. Portada completa. Limpio, ordenado y con buena presentación. presentación.
1 Punto
Objetivos general y particular, diagrama de bloques.
1 Punto
Investigación con bibliografía (Resumen 2 o 3 Cuartillas)
1 Punto
Cálculos previos. Formula, Sustitución, Sustitución, Operación unidades.
y Resultado con
Diagramas de cuerpo libre, Circuitos, Etc.
! Punto
1 Punto
2 Puntos
Cuestionario Tablas completas con valores teóricos, experimentales y %E (rango aceptado ± 10%) Cálculos (Formula, Sustitución, Operación y Resultado con unidades). Experimentales % Error Gráficos en caso de ser necesarios
3 Puntos
Total 10 Puntos
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Observaciones y Conclusiones con nombre y firma A computadora o l etra legible. (Sin conclusiones la práctica se considera reprobada)
Evaluación Final
Evaluación mínima aprobatoria aprobatoria en la práctica es de 8 Puntos. Asistencia y puntualidad obligatoria al laboratorio. Formato de evaluación con datos. Instructivo de la practica con tablas tablas llenas y cuestionario contestado. Desarrollo de cálculos pueden ser a lápiz o computadora con buena presentación. Graficas cuando la práctica lo amerite amerite en papel milimétrico milimétrico o computadora con titulo, titulo, Escala, unidades en eje de referencia y tabla de los valores a graficar. Diagramas de cuerpo cuerpo libre cuando la practica así lo requiera, requiera, a mano o computadora con buena presentación, titulo, titulo, sistemas de coordenadas, vectores bien señalados. Conclusiones mínimo de media cuartilla.
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DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA ACADEMIA DE FÍSICA
LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
PRÁCTICA No. 5
“LEY DE OHM” I. OBJETIVO GENERAL: Comprobar teórica y experimentalmente el comportamiento de la corriente en un circuito eléctrico aplicando la Ley de Ohm.
Objetivo (Competencia): Por medio de la experimentación el alumno desarrollará el pensamiento científico, a través de la observación, la experimentación, la comparación de resultados, el análisis y la argumentación, promoviendo el uso de las habilidades necesarias para llevar acabo la aplicación de los conocimientos, adquiridos teórica y experimentalmente, en situaciones reales.
II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Estudiar el comportamiento de los resistores a fin de averiguar si cumplen o no con la ley de Ohm. 2. Determinar la linealidad que existe entre el voltaje y la intensidad de corriente manteniendo constante la resistencia eléctrica en un circuito en serie. 3. Determinar la linealidad que existe entre la intensidad de corriente con la inversa de la resistencia manteniendo constante el voltaje en un circuito en serie.
Metas de aprendizaje
Resistencia eléctrica
Corriente eléctrica
Voltaje
Materiales óhmicos
Materiales no óhmicos
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III. MATERIAL Y EQUIPO Cantidad
Material
1
Multímetro
1
Fuente de poder CD
1
Panel de conexiones
3
Resistencias
2
Juego de cables
1
Puente
IV. INTRODUCCIÓN TEÓRICA Una de las leyes fundamentales de los circuitos eléctricos se derivó de los experimentos efectuados por George Simón Ohm (científico y filósofo alemán) en el siglo XIX. Para honrar su memoria por sus estudios, la unidad de estándar de medición de la resistencia se llama Ohm. La Ley de Ohm enuncia que la corriente en un circuito es igual al voltaje aplicado dividida por la resistencia, matemáticamente se expresa en la ecuación 1.
I=E/R
Ec. (1)
Donde: I= Intensidad de corriente en Amperes. E = Fuerza electromotriz en Volts. R = Resistencia en Ohm.
En lenguaje no matemático, esta fórmula significa que:
al aumentar el voltaje - la corriente aumenta
al disminuir el voltaje - la corriente disminuye
al aumentar la resistencia - la corriente disminuye
al disminuir la resistencia - la corriente aumenta
La mayor parte de los circuitos eléctricos usan dispositivos conocidos como resistores para controlar el nivel de corriente en diferentes partes del c ircuito. 41
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Los materiales óhmicos de los resistores tienen una relación lineal de corriente. En un largo intervalo de voltajes aplicados, al graficar corriente contra voltaje se obtiene una línea recta, cuya pendiente tiene el valor de la resistencia. Los materiales no óhmicos tienen una relación corriente - voltaje no lineal. Casi todos los dispositivos electrónicos como los transistores, los diodos tienen relaciones corriente - voltaje no lineales, su operación adecuada depende de la manera particular en la cual violan la Ley de Ohm. Se sabe que la corriente es el movimiento de los electrones libres en un material, que la intensidad eléctrica no comienza a fluir por sí misma, pues necesita de una fuente de fuerza eléctrica para mover a los electrones libres a través del material y el número de electrones libres en un material determina su oposición al paso de corriente. Los materiales conductores ofrecen poca oposición al flujo de corriente. Otros materiales retienen sus electrones exteriores, son los llamados aisladores que ofrecen una oposición considerable al flujo de corriente. Supongamos que tenemos una fuente de fuerza eléctrica constante (voltaje), si este es el caso a mayor oposición al flujo de corriente (resistencia), menor será el número de electrones que fluya (corriente) a través del material. A menor resistencia es mayor el flujo de corriente (más electrones).
V. DESARROLLO EXPERIMENTAL 1
Cálculos previos a la experimentación. Realice los cálculos teóricos de la intensidad de corriente aplicando la Ley de Ohm en un circuito eléctrico para las siguientes opciones: a) Manteniendo el valor de la resistencia constante y v ariando el voltaje (Figura 1) con los valores que se muestran en la Tabla 1.
R constante
E
Fig. 1 Representación del circuito variando el voltaje de la fuente y resistencia constante
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Tabla 1. Valores de corriente eléctrica obtenida a partir de la resistencia constante y variando el voltaje E, Volts
R, Ω
,
,
%E
b) Variando el valor de la resistencia y manteniendo constante el voltaje (Figura 2) con los valores de la Tabla 2.
R Variable
E
Fig. 2 Representación del circuito variando la resistencia y el voltaje de la fuente constante Tabla 2. Valores de corriente eléctrica obtenida a partir de variando el valor de las resistencias y voltaje constante
E, Volts
R, Ω
,
,
%E
EXPERIENCIA 1. DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE MANTENIENDO EL VALOR DE LA RESISTENCIA CONSTANTE Y VARIANDO EL VOLTAJE 1. Calibre la fuente de energía a 2 V de CD con multímetro en función Voltímetro. Recuerde conectarlo en paralelo y aplicar las medidas de seguridad de ésta función para evitar dañar el aparato.
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 2. Arme en el panel de conexiones el circuito eléctrico mostrado en la Figura 1, con los valores de resistencia constante y voltaje de la fuente que se indican en la Tabla 1. 3. Encienda la fuente y con el amperímetro mida la intensidad de corriente del circuito. Recuerde abrir la línea del circuito, conectarlo en serie y aplicar las medidas de seguridad de ésta función para evitar dañar el aparato. Registre sus lecturas en la Tabla 1. 4. Con los datos teóricos y experimentales de la Tabla 1, calcule los %E. 5. Repita el procedimiento anterior para los diferentes valores de vo ltaje de la Tabla 1. 6. Realice una gráfica de voltaje contra corriente y determine el valor de la pendiente. 7. Analice sus resultados y elabore sus conclusiones.
EXPERIENCIA 2. DETERMINACION DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE MANTENIENDO EL VOLTAJE CONSTANTE Y VARIANDO EL VALOR DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA 1. Calibre la fuente a 10 V de CD con el multímetro en función de Voltímetro. Recuerde conectarlo en paralelo y aplicar las medias de seguridad de ésta función para evitar dañar el aparato. 2. Para registrar las lecturas de corriente de la Tabla 2 se procede a armar el circuito eléctrico de la Figura 2. 3. Encienda la fuente y con el amperímetro mida la intensidad de corriente del circuito. Recuerde abrir la línea del circuito, conectarlo en serie y aplicar las medidas de seguridad de ésta función para evitar dañar el aparato. Registre sus lecturas en la Tabla 2. 4. Determine los porcentajes de error con los datos teóricos y experimentales. Registre en la Tabla 2. 5. Repita el procedimiento anterior para los diferentes de resistencias de la T abla 2. 6. Realice la gráfica de corriente contra la inversa de la resistencia, calcule la pendiente y analice el comportamiento de la misma. 7. Elabore sus conclusiones considerando el comportamiento de los gráficos obtenidos en ambas experiencias.
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Cuestionario Instrucciones: Subraya completamente la respuesta correcta 1. La ley de Ohm establece que: a) b) c) d)
La corriente es inversamente proporcional a V y directamente proporcional a R La potencia es directamente proporcional al producto de V por I La corriente es directamente proporcional a V y directamente proporcional a R La corriente es directamente proporcional a V e inversamente proporcional a R
2. La expresión que representa la ley de Ohm desde un punto de vista microscópico es: a) V= RI
b) J= σ E
c) I= A ρ E
d) E = V L
3. La pendiente de la recta al graficar la intensidad de corriente contra la diferencia de potencial, representa: a) La resistencia
b) la potencia
c) Inverso de la resistencia
d) el inverso de la diferencia de potencial
4. Si la diferencia de potencial de 10 volt a través de un conductor origina una corriente de 5 Ampere, la resistencia del conductor, será: a) 1 Ω b) 2 Ω
c) 5 Ω
d) 10 Ω
5. La pendiente de la recta al graficar la intensidad de co rriente contra el inverso de la resistencia, representa: a) La intensidad de corriente
b) la diferencia de potencial
c) la potencia
d) la resistividad
6. Las baterías de los automóviles están especificadas en ampere-hora ¿Esta información qué designa? a) La corriente
b) La potencia
c) La energía
d) La carga
7. Los materiales que generalmente cumplen con la ley de Ohm son: a) Semiconductores
b) Tubos de vacío
c) Conductores metálicos
d) Transistores
8. Si primero se conecta un alambre a una batería de 6V , luego se desconecta y después el mismo alambre se conecta a una batería de 3V ¿Cómo debe ser el flujo de corriente del segundo caso con respecto al primero? a) La mitad del que b) El doble del que c) Es igual d) Es un tercio del que circula con 6V circula con 6V circula con 6V
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9. ¿Por qué no se electrocutan los pájaros que se posan sobre los cables de alta tensión? a) b) c) d)
Porque, no ofrece ningún camino alternativo al paso de la corriente para ir a tierra Porque los pájaros tienen bastante resistencia eléctrica Porque el área de contacto entre las patas de los pájaros y el cable es mínima Porque el cable tiene material aislante lo que evita que haya fugas de corriente eléctrica
10.Calcule los valores de las variables correspondientes para completar la tabla, aplicando la Ley de Ohm V, volts I, Ampere R, Ω
10 5
2 5 20
4
120 10 5
0.1
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