PRACTICA N° 5: INTENSIDAD DE CORRIENTE Y DIFERENCIA DE POTENCIAL 1.-Objetivos
Distinguir que materiales son conductores o no conductores cuando a través de ellos pasa corriente eléctrica. Instalar un circuito eléctrico utilizando conductores, lámparas e interruptor. Ejecutar la medición del valor de la intensidad de corriente eléctrica y la diferencia de potencial en diferentes puntos de un circuito eléctrico.
2.-Equipo y Esquema 2.1.-Equipo:
Placa de circuito y enchufes de puente e interruptor. Soporte de tiras conductoras y no conductoras (T). Dos portalámparas y lámparas. Cables de conexión. Fuente de tensión. Voltímetro y amperímetro.
2.2.-Esquema:
3.-Procedimiento Experimental
5.1.-Instalamos el circuito de la figura 2 del esquema. 5.2.-El espacio en el circuito señalado con la letra T es una interrupción en el circuito, donde se colocaran las tiras conductoras y no conductoras. 5.3.-Solicite al profesor la verificación de la instalación antes de conectar la fuente de tensión a la toma de red eléctrica. 5.4.- Seguidamente, coloque una a una las tiras conductoras y no conductoras en el espacio de interrupción (T) del circuito. 5.5.-Una vez conectada la fuente de tensión, cierre el interruptor S. 5.6.- De su observación marque en la tabla 1, que tiras son conductoras y cuales no. 5.7.- Instale el equipo como muestra el circuito esquema (figura3), con lámparas L1 y L2 de igual voltaje. 5.8.-Mida la intensidad de la corriente eléctrica (I) con el amperímetro en los puntos A; B; C; D del circuito. Anote estos valores en la tabla 2. 5.9.- Indique en la evaluación del informe las precauciones que deben tomarse en cuenta para instalar el amperímetro en el circuito. 5.10.- Repita el procedimiento (5.8) intercambiando la polaridad de la fuente, es decir, intercambie los cables de conexión positiva por negativo. 5.11.-Cambie una de las lámparas por otra de voltaje diferentes y repita el procedimiento (5.8). 5.12.-Añada al circuito la resistencia R (figura4) y luego repita los procedimientos (5.8), (5.10) y (5.11). Anote los valores del I obtenidos en la tabla 3. 5.13.-utilizando el circuito instalado ene l procedimiento (5.7), mida la diferencia de potencial eléctrico (V) con el voltímetro en la fuente de tensión, Cuando el interruptor corta el paso de la corriente eléctrica y cuando deja pasar dicha corriente, y en todos los elementos del circuito. Anote los valores en la tabla 4. 5.14.- Indique en la evaluación del informe las precauciones que deben tomarse en cuenta para instalar el voltímetro en el circuito.
5.15.-Cambie una de las lámparas por otra de diferente voltaje y repita el procedimiento (5.13). 5.16.-Añada al circuito la resistencia eléctrica R (figura 4) y luego repita los procedimientos (5.13) y (5.15) Anote los valores de V obtenidos en la tabla 4.
TABLA 1 Tiras de conducción Aluminio Latón Madera Poliesterol Pertinax Vidrio acrílico
conductora X X
No conductora
X X X X
TABLA 2
Lámparas Iguales Lámparas diferentes
PUNTOS I (A) I (A) Polaridad cambiada I (A) I (A) Polaridad cambiada
A 0.14 -0.14
B 0.14 -0.14
C 0.14 -0.14
D 0.14 -0.14
0.15 -0.15
0.15 -0.15
0.15 -0.15
0.15 -0.15
TABLA3
Lámparas Iguales y Resistencia Lámparas diferentes y Resistencia
PUNTOS I (A) I (A)Polaridad cambiada I (A) I (A)Polaridad cambiada
A 0.11 -0.11
B 0.11 -0.11
C 0.11 -0.11
D 0.11 -0.11
0.12 -0.11
0.12 -0.11
0.12 -0.11
0.12 -0.11
TABLA 4
Fuente de tensión con interruptor abierto Fuente de tensión con interruptor cerrado Interruptor abierto Interruptor cerrado Tira conductora Lampara:L1 Lampara:L2 Resistencia: R
Lámparas Iguales V(V) 12.42
Lámparas Diferentes V(V) 12.48
Lámparas iguales y Resistencia V(V) 12.45
11.87
11.93
11.98
12.43 0 0 5.77 6.09
12.47 0 0 5.34 6.54
12.51 0 3.90 4.11 3.91
4.- Análisis de datos experimentales
6.1.- ¿Qué observa de los valores de I de la tabla2? ¿Por qué?
La intensidad de corriente en Amperios de dos lámparas de igual voltaje en polaridad continua es de igual carga y positiva y, a polaridad inversa la carga es la misma que la polaridad continua nada más que el signo de la carga será negativa. La intensidad de corriente en Amperios de dos lámparas diferentes voltaje en polaridad continua es de igual carga y positiva y, a polaridad inversa la carga es la misma que la polaridad continua nada más que el signo de la carga será negativa.
6.2.- ¿Qué observa de los valores de I de la tabla 2, cuando se cambia la polaridad de la fuente? ¿Por qué?
Que el signo de la carga cambia a negativo por cambiar el sentido del circuito de la electricidad.
6.3.- ¿Qué observa de los valores de I de la tabla3? ¿Por qué?
La intensidad de corriente en Amperios de dos lámparas de igual voltaje y resistencia constante en polaridad continua es de igual carga y positiva y, a polaridad inversa la carga es la misma que la polaridad continua nada más que el signo de la carga será negativo. La intensidad de corriente en Amperios de dos lámparas de diferentes voltaje y resistencia constante en polaridad continua es de igual carga y positiva y, a polaridad inversa la carga es igual a la polaridad continua disminuida en 0.01 en todos los casos y el signo de la carga cambiara a negativa en todos los casos.
6.4.-Para los datos experimentales anotados en la tabla 4, indique en que elementos del circuito la lectura en el voltímetro es igual a cero y explique, ¿Por qué?
Cuando tenemos el interruptor cerrado la corriente transcurre continua por el sistema creado consumiéndose toda la corriente y manteniéndose el voltaje en cero, pero cuando abrimos el sistema la corriente sigue transcurriendo pero el sistema esta abierto así que la corriente se mantiene dispersa antes , después del switch y la corriente se mantiene hay teniendo un voltaje.
6.5.- Analice los datos experimentales de la tabla 4 e indique si existe una relación cuantitativa entre los valores medidos de V para cada elemento del circuito y el voltaje proporcionado por la fuente de tensión cuando el interruptor esta cerrado. Si existe dicha relación exprésela en forma literal y numérica.
5.-Comparacion y Evaluación experimental
Compare los valores de la intensidad de la corriente de las tablas 2 y 3. Los valores cambian solo por la presencia de la resistencia en el sistema de esa tira de conductor. Las cargas seguirán siendo constantes.
6.-Conclusiones
Señale las conclusiones que usted extrae de la experiencia realizada tomando en cuenta el desarrollo experimental y los objetivos planteados.
Se llegó a la conclusión que la mayor parte de los materiales pueden ser catalogados en conductores o aislantes.
Cuando la carga se mueve a través de un material, son los electrones los que se desplazan.
7.- Cuestionario final 7.1.- ¿Existen conductores o aislantes perfectos? No existe el aislante perfecto y prácticamente tampoco el conductor perfecto. 7.2.- Explicar mencionando cada etapa, como puede utilizarse una varilla aislante positivamente cargada para dar a una esfera de metal (a) una carga negativa, (b) una carga positiva, (c)¿ puede utilizarse la misma varilla para dar a una esfera una carga positiva y a otra una carga negativa sin recargar la varilla?. a.- Para una carga negativa un aislante por electrostática, frotamiento, el aislante predeterminante se atraerá con la esfera de metal cargada negativamente b.- Por electrostática y frotamiento del aislante con otro aislante, el aislante predomínate se repelerá con la esfera de metal cargada negativamente. c.- El aislante cargado positivamente ganara electrones de una esfera neutra de carga y el aislante quedara neutralizado de carga, la esfera quedara cargada positivamente y si queremos cargar a otra esfera de carga negativa no se podrá, ya que la esfera esta con carga neutra y el aislante cargado neutramente no se podrá cargar porque en dos cargas neutras no se podrá ni ganar y perder electrones.
7.3.- Dos esferas conductoras sin carga con sus superficies metálicas en contacto, están apoyadas sobre una gran tabla de madera bien aislada. Una barra cargada positivamente se aproxima a una esfera por el lado opuesto a su punto de contacto con la otra esfera.
(a) Describa las cargas inducidas sobre las dos esferas conductoras y representar las distribuciones de carga sobre ellas.
La barra estará cargada positivamente así que en la esfera A el lado más cercano a la barra se concentrara con mas intensidad los electrones y el otro lado de la esfera que se encuentra en contacto con la otra esfera se concentraran los protones, así que en la cara de contacto de la esfera B se encontraran los electrones y serán desplazados hacia la esfera A al lado que se encuentra cercano a la barra cargado positivamente.
(b) Las otras dos esferas se alejan entre si y la barra cargada se separa. Dibuje las distribuciones de carga sobre las esferas separadas.
7.4.- En electrostática siempre se utiliza el hecho de que E dentro de un conductor es cero. ¿Como se concilia esto con la necesidad de tener un campo no nulo dentro de un conductor para producir un flujo de corriente?
En un cable, no hay equilibrio de cargas. Por ello, se mueven. Pero en un metal aislado, las cargas están en equilibrio, y no se mueven. Si lo hicieran, unas zonas estarían más cargadas que otras (pues la corriente lleva cargas de un lado para otro), lo que es incompatible con estar en equilibrio.
En la práctica, cuando se ponen cargas en un metal, durante unos nanosegundos las
cargas se mueven en él, hasta que se redistribuyen dando lugar a un "reparto" espacial tal que el campo eléctrico es cero, en cuyo caso ya no se pueden mover.
7.5.-Hagase una clara distinción entre flujo de electrones y corriente convencional. ¿Cuales son algunas de las razones para que se prefiera la corriente convencional?
Un flujo de electrones es la cantidad de electrones q atraviesa una sección o superficie, la corriente convencional es la cantidad de electrones (flujo) q atraviesa una sección de conductor en una unidad de tiempo desde un polo positivo a un polo negativo. La razón es por la determinación aleatoria en cierto momento del sentido de la electricidad.
7.6.-Si las cargas fluyen lentamente a través del metal, ¿por qué no se requieren horas para que un foco se encienda después de cerrar el interruptor? Las cargas fluyen lentamente a través del metal, pero el impulso eléctrico es lo que
viaja rápido. Para que encienda el foco no hace falta que un electrón que está en el interruptor
llegue hasta el foco, sino que en todos los puntos del circuito, los electrones arrancan su movimiento al mismo tiempo, algo así como una cadena en la bicicleta, todos los eslabones arrancan al mismo tiempo, independientemente de la velocidad con que se muevan individualmente
7.7.-En un conductor, el campo eléctrico que dirige los electrones a través del conductor se propaga con una velocidad cercana a la de la luz, aun cuando la velocidad es muy pequeña. Explique como puede ser verdad ambas afirmaciones. ¿Es el mismo electrón el que se mueve de un extremo a otro del electrón? El movimiento de los electrones aparece como consecuencia del campo eléctrico, su movimiento y su velocidad de avance depende de la resistividad del medio, pero la aparición del campo eléctrico se debe directamente a la diferencia de potencial entre los extremos del conductor. 7.8.- Para los circuitos mostrados indique, ¿Cuál de las bombillas se encenderá? A. Solo1 y 2 La 2 B. Solo 2 y 3 Ambos C. Solo 3 y 4 Solo 3 D. Solo 1,2 y 3 Solo2, 3 E. Solo 2,3 y 4 Solo 2,3
