UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECÁNICA, MECÁNICA – ELECTRICA Y MECATRÓNICA
“Informe Nº 07” ASIGNATURA: FISICA II (PRACTICA)
TEMA:
RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES ALUMNOS:
CANALES MINAYA, CESAR GABRIEL APAZA COLCA FABRICIO VICTOR FERNANDO MANUEL QUISPE DEL CARPIO LUIS ALONSO ÁLVAREZ PACHECO ERICK MEDINA RODRÍGUEZ
SEMESTRE: IV
GRUPO: 04 AREQUIPA – 2016
INFORME: 02 Título:
RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES
Autores: Fabricio Víctor Apaza Colca, Cesar Gabriel Canales Minaya, Luis Alonso Alvarez Pacheco, Fernando Manuel Quispe del Carpio, Erick Jesus Medina Rodriguez, Wilson Cabana. 1. RESUMEN En esta práctica se estableció experimentalmente la resistencia de os conductores y establecer experimentalmente la relación de longitud y sección transversal de un conductor con su resistencia. Con trozos de conductores de longitud L y área A se aplicaron diferentes potenciales a los 3 tipos de materiales que se escogieron, en este caso fueron Nicromo, Hierro y Constantán, y en cada uno de estos se midió la intensidad y resistencia en diferentes longitudes, cada 2 vueltas del alambre que equivalían a 8 centímetros. Se calculó el área de la sección transversal junto con su incertidumbre de los diferentes alambres de materiales Nicromo, Hierro y Constantán, y conociendo los valores experimentales del voltaje, intensidad y de corriente se calculó el valor teórico de la resistencia y se demostró si es constante o no. Luego se calculó los valores de resistividad para los diferentes tipos de materiales Nicromo, Hierro y Constantán.
2. PALABRAS CLAVE:
Resistencia Conductores Resistividad eléctrica Diferencia de potencial Nicromo Constatan Hierro Voltaje
3. INTRODUCCIÓN Resistencia, propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico determina —según la llamada ley de Ohm— cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La resistencia en un conductor va a tender depender de su tamaño, forma y composición. Teniendo de ejemplo un conductor de determinada longitud y sección de área; se le aplica una diferencia de potencial V en los extremos aparecerá una corriente y su resistencia será la división. Teniendo un caso diferente donde la longitud se ha duplicado, pero conserva sus características. Se obtendrá que la corriente es la mitad que la anterior, y la resistencia se ha duplicado. Esto indica que la resistencia es directamente proporcional a la longitud. Y teniendo otro caso donde el área del conductor se duplica, con iguales características. Se obtendrá que
la corriente se ha duplicado, de manera que la resistencia se ha dividido por dos, indicando que la resistencia es inversa al área de sección.
Fundamentos teóricos
Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición que tienen los electrones al moverse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm. La resistencia R
de un conductor es proporcional a su longitud l e inversamente proporcional al área de su sección transversal S:
Donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material, l es la longitud del cable y S el área de la sección transversal del mismo. A mayor longitud y menor área transversal del elemento, más resistencia. A menor longitud y mayor área transversal del elemento, menos resistencia.
Resistividad eléctrica La constante de proporcionalidad ρ se denomina resistividad del material, que depende del
material con que está fabricado el conductor y de la temperatura (de aquí se deduce que R también depende de la temperatura). Separar la dependencia de la resistencia en las dimensiones y en el tipo de material de un conductor es útil para el cálculo de resistencias. A la inversa de la resistividad se denomina conductividad, σ:
Así mostraremos una tabla de valores de resistividad:
Resistencia en conductores
La resistencia de un conductor depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal). Por otro lado, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:
También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a su resistencia". Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
4. EQUIPO Y MATERIAL:
Fig.1: Fuente de corriente continúa
Fig.4: Cables de conexión
Fig.7: Cocodrilos
Fig.2: Resistencia variable
Fig.5: Nicromo, Constantan, Hierro, etc
Fig.3: Amperímetros
Fig.6: Tablero de conexiones
5. PARTE EXPERIMENTAL: Al comenzar nuestra práctica número 7 el docente de práctica nos dio antes una breve explicación sobre el tema:
VARIACION DEL VOLTAJE CON SU LONGITUD:
a)
Se armó el circuito como el esquema. Fig.1.
b) Colocamos con el selecto en una salida de 6V. de la fuente. c) Colocamos el cursor el reóstato en la mitad. d) Cerramos el interruptor S y establecimos experimentalmente valores de voltaje para diferentes longitudes del enrollado. e) Cada vuelta mide aproximadamente 8.0 cm. f) Registre sus datos en la TABLA 1.
VARIACION DE VOLTAJE E INTENSIDAD DE CORRIENTE CON LA LONGITUD:
a) Armamos el circuito como el esquema de la. Fig.2. b) Colocamos el selector en una salida de 6V de la fuente. c) Luego colocamos el cursor del reóstato en la mitad. d) Se midió el diámetro del conductor con el calibre del metal. e) Después se cerró el interruptor S y establecer los valores experimentales para voltajes e intensidades de corriente para diferentes valores de longitud.
f) g)
Finalmente se registraron los datos en la TABLA 2, TABLA 3, TABLA 4. Se utilizaron diferentes materiales como el Nicromo, Constantan, Hierro, etc, se repitieron los mismo pasos para los diferentes materiales
6. ANÁLISIS DE DATOS Los resultados de las mediciones y cálculos realizados para el nicromo, el hierro y el constantan se detallan en las siguientes tablas. 1) Variación de voltaje con su longitud a.
Con el nicromo de 0.35
b.
Graficando a partir de la tabla
2) Variación de voltaje e intensidad de corriente con la longitud a.
Con el Nicromo de 0.35 cm.
b.
Con el nicromo de 0.25 cm.
c.
Con el hierro de 0.20 cm.
d.
Con el Constantán de 0.35 cm.
II.- Comparación:
Como vemos en el caso de la tabla 2 y la tabla 5 tenemos que las resistividades del mismo elemento, pero con diferentes dimensiones, es prácticamente la misma, lo que comprueba la teoría de que la resistividad es una propiedad intrínseca del material
Pudimos definir como una propiedad extensiva a la resistencia pues se comprobó que esta depende de las dimensiones del conductor analizado.
En general, se pudo determinar la resistividad de los materiales experimental promedio y compararla con la bibliográfica, obteniendo los siguientes resultados
Como se ve, los valores son cercanos, esto debió a errores en los instrumentos y mediciones que se3 llevaron a cabo. La precisión en encontrar el valor determinado fue: Material
Comparación
Nicromo (0.35)
14.87035246
Nicromo (0.25)
6.638780462
Hierro
92.52717187
Constantan
8.691794893
El valor obtenido para el valor de comparación porcentual del nicromo fue de 14.87 % y de 6.63%, mientras que del constantan fue en un 8.69 %. A partir de esto podríamos indicar que la medida más precisa fue la del nicromo de 0.25 cm, fue el valor más cercano a la realidad que tuvimos.
7. CONCLUSIONES
La resistencia eléctrica es un efecto físico que afecta a la corriente eléctrica. Se trata de una oposición o dificultad que presentan los materiales a que por ellos circule la corriente eléctrica. No existe un único mecanismo físico que explique la resistencia, pero básicamente podemos atribuirla a que las partículas portadoras de carga eléctrica no se mueven libremente por el seno del material conductor, sino que en su recorrido van chocando con los átomos fijos que forman dicho material. A partir de los datos experimentales observamos que a medida que aumenta la longitud del conductor, la resistencia también aumenta, y que a medida que aumenta el ancho (sección) del conductor, la resistencia eléctrica disminuye. Encontramos que para un resistor de carbón a temperatura ambiente la diferencia de potencial V es directamente proporcional a la intensidad de la corriente I y concluimos que su comportamiento es óhmico. El hierro tiene más resistencia eléctrica que un conductor de cobre geométricamente similar. Ri > R c Cobre Hierro La resistividad es una propiedad de un material que determina su resistencia eléctrica R. Al recordar que R es directamente proporcional a la longitud L e inversamente proporcional al área A, La unidad de resistividad es el ohm-metro ( m) Como vemos en el caso de la tabla 2 y la tabla 5 tenemos que las resistividades del mismo elemento, pero con diferentes dimensiones, es prácticamente la misma, lo que comprueba la teoría de que la resistividad es una propiedad intrínseca del material La caída de tensión en función de la longitud forman una línea recta.
8. BIBLIOGRAFIA
1) P. G. Hewitt, Física conceptual, Addison Wesley –Longman, segunda edición, 1998. 2) L. E. Folivi y A. Godman, Física, Voluntad –Logman, segunda edición, 1977.
