PRACTICA 5 ± LEY DE OHM
MA1+0.0BEL LORENA BOTELLO - 1650026 RAFAEL ALBERTO GELVEZ ± 1650006 JOSE ALFONSO VERA - 1650164
PRESENTADO A: ALFONSO LOPEZ BECERRA
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FISICA ELECTROMAGNETICA INGENIERIA AMBIENTAL 4 DE MAYO DE 2011
RESUMEN
La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se mantenga constante, esto se pudo verificar en el laboratorio de física en el cual nos facilitaron cinco resistencias, un multímetro, un bombillo, conectores y una fuente de poder variable, con esto se comenzó la practica armando un circuito, se empezó a trabajar con todas las resistencias siempre variándole el poder de la fuente para así aplicar la formula de la ley de ohm y cumplir el objetivo principal de la práctica, de comprobar experimentalmente la ley de ohm, materiales óhmicos y materiales no óhmicos.
INTRODUCCION
Hasta este momento y como parte del programa académico establecido por la facultad de Ciencias Agrarias y del Ambiente en la asignatura de Física II, se ha trabajado en el laboratorio número cinco llamado Ley de Ohm el cual lo podemos definir como a intensidad de la corriente eléctrica que pasa por un conductor en un circuito es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicado a sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor.
OBJETIVOS
1. Comprobar experimentalmente la ley de Ohm.
2. Comprobar experimentalmente que no todos los materiales son óhmicos.
MARCO TEORICO
LEY DE OHM
Como resultado de su investigación, en la que experimentaba con materiales conductores, el científico alemán Georg Simon Ohm llegó a determinar que la relación entre voltaje y corriente era constante y nombró a esta constante resistencia. Esta ley fue formulada por Georg Simon Ohm en 1827, en la obraDie galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos), basándose en evidencias empíricas. La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:
Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que: I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) R = Resistencia en ohmios (). Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando. La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:
Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I.
Resistencia Eléctrica Se denomina resistencia eléctrica, simbolizada habitualmente como R, a la dificultad u oposición que presenta un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él. En el Sistema Internacional de Unidades, su valor se expresa en ohmios, que se designa con la letra griega omega mayúscula, . Para su medida existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro.
Corriente Eléctrica Flujo de cargas eléctricas que, por unidad de tiempo, atraviesan un área transversal.
Intensidad de Corriente Eléctrica La intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se
aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los electrones.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
El primer paso en la práctica del laboratorio consistió en la medición de las siguientes resistencias:
Resistencias 1 2 3 4 5
Valor () 822 663 474 217 150
Primera Parte
Relación entre el potencial y la intensidad de corriente (R constante)
Imagen 1: Circuito eléctrico cerrado con resistencia
Se inicio la práctica montando un circuito como se puede ver en la imagen anterior (Imagen 1), verificando que las polaridades del instrumento de medida fueran los correctos. Se procedió moviendo el control de tención para crear una diferencia de potencial distinta a cero entre los extremos de la resistencia. Seguidamente medimos la intensidad de corriente de cada resistencia con cinco tensiones diferentes (2V ± 4V ± 6V ± 8V ± 10V), se consignaron los resultados en la siguiente tabla:
Resistencia N° 1
2
3
4
5
Valor ()
822
663
474
217
150
Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
1,87
2,20
3,76 5,76
4,60 6,90
8.28
10,2
9,85
12,2
1,92
2,90
3,92 5,81 7,82
6,00 8,70 11,7
9,96
15,1
2,02
4,10
4,04
7,90
5,9 8,05
12,5 16,5
10,33
22,0
2,07
9,50
4,14
19,2
6,06 8,18
27,8 37,6
10,04
45,5
2,06
12,8
3,98
29,3
6,07
40,3
8,08
54,1
10,21
69,9
Segunda Parte
Relación entre la intensidad de corriente y la resistencia (V constante)
En la segunda con el circuito anterior (Imagen 1), se escogió el valor de voltaje 12 V, manteniendo fijo este valor se colocaron una por una las cinco resistencias y se midió la corriente de cada una, se registraron los resultados en la siguiente tabla.
Resistencia
Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
822
11,42
14,8
663
11,90
18,1
474
11,83
25,2
217
11,59
53,4
150
11,28
75,8
Tercera Parte
Relación entre Voltaje y la Corriente Eléctrica para un elemento no lineal.
Imagen 2: Circuito eléctrico cerrado con bombillo
En la última parte del laboratorio , se midió la resistencia del bombillo frio, dando un valor de 6.02 , con el montaje de un circuito (Imagen 2) y colocando como resistencia la del bombillo, medimos la intensidad de corriente de la resistencia del bombillo con cinco tensiones diferentes (2V ± 4V ± 6V ± 8V ± 10V), se colocaron los resultados en la siguiente tabla:
Voltaje (V)
Corriente eléctrica (mA)
2,16
77,4
3,98
108
6,08
137
8,09
161
10
183
Posteriormente al realizar las medidas anteriores, se estableció un voltaje de 12V, se dejo el bombillo conectado durante de un lapso de tiempo considerable. Al transcurrir este tiempo se retiro el bombillo e inmediatamente se midió con el ohmímetro la resistencia del bombillo caliente. El valor dado fue de 9 .
INTERPTRETACION DE RESULTADOS
En la primera parte del laboratorio, relación entre el potencial y la intensidad de corriente con las resistencias constantes, se aplico la respectiva fórmula para verificar los datos obtenidos.
Resistencia 1
Valor 822 Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
Ecuación
Resistencia ( )
1,87
2,20
1,87 / 2,20X10-3
850
3,76 5,76 8.28
4,60 6,90 10,2 12,2
3,76 / 4,60X10-3 5,76 / 6,90X10-3 8,28 / 10,2X10-3 9,85 / 12,2X10-3
817,4 834,8 811,8 807,4
9,85
Resistencia 2
Valor 663 Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
Ecuación
1,92
2,90
1,92 / 2,90X10-3
3,92
6,00
3,92 / 6,00X10-3
5,81
8,70
5,81 / 8,70X10-3
7,82
11,7
7,82 / 11,7X10-3
9,96
15,1
9,96 / 15,1X10-3
Resistencia ( ) 662,1 653,3 667,8 668,4 659,6
Resistencia 3 Valor 474 Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
Ecuación
2,02
4,10
2,02 / 4,10X10-3
4,04
7,90
4,04 / 7,90X10-3
5,9
12,5
5,9 / 12,5X10-3
8,05
16,5
8,05 / 16,5X10-3
10,33
22,0
10,33 / 22,0X10-3
Resistencia ( ) 492,7 511,4 472 487,9 469,5
Resistencia 4 Valor 217 Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
Ecuación
2,07
9,50
2,07 / 9,50X10-3
4,14
19,2
4,14 / 19,2X10-3
6,06
27,8
6,06 / 27,8X10-3
8,18
37,6
8,18 / 37,6X10-3
10,04
45,5
10,04 / 45,5X10-3
Resistencia ( ) 217,9 215,6 218 217,6 220,7
Resistencia 5 Valor 150 Voltaje (V)
Intensidad de Corriente (mA)
Ecuación
2,06
12,8
2,06 / 12,8X10-3
3,98
29,3
3,98 / 29,3X10-3
6,07
40,3
6,07 / 40,3X10-3
8,08
54,1
8,08 / 54,1X10-3
10,21
69,9
10,21 / 69,9X10-3
Resistencia ( ) 160,9 135,8 150,6 149,4 146,1
En la segunda parte del laboratorio, relación entre la intensidad de corriente y la resistencia, se aplico la respectiva fórmula para verificar los datos obtenidos.
Resistencia ( )
Intensidad de Corriente (mA)
Ecuación
Voltaje (V)
822 663 474 217 150
14,1 18,1 25,2 53,4 75,8
822 * 14,1X10-3 663 * 18,1X10-3 474 * 25,2X10-3 217 * 53,4X10-3 150 * 75,8X10-3
11,6 12 11,9 11,6 11,4
En la tercera parte del laboratorio, relación entre Voltaje y Corriente para un elemento no lineal, se aplicaron las respectivas formulas para verificar los datos obtenidos. Para hallar la Resistencia se aplica la siguiente fórmula:
Voltaje (V)
Corriente (mA)
Ecuación
Resistencia ( )
2,16
77,4
2,16 / 77,4X10-3
27,91
3,98
108
3,98 / 108X10-3
36,99
6,08
137
6,08 / 137X10-3
44,48
8,09
161
8,09 / 161X10-3
50,25
10
183
10 / 183X10-3
54,61
Para hallar la Potencia teniendo la Resistencia hallada en el paso anterior, se aplica la siguiente fórmula:
Corriente (A) 77,4X10-3 108X10-3
Corriente (A) ^2 5,99X10-3 11,6X10-3
Resistencia ( ) 27,91 36,99
Ecuación 5,99X10-3 * 27,91 11,6X10-3 * 36,99
Potencia (W) 0,16 0,43
137X10-3
18,7X10-3
44,48
18,7X10-3 * 44,48
0,83
161X10-3
25,9X10-3
50,25
25,9X10-3 * 50,25
1,30
183X10-3
33,5X10-3
54,61
33,5X10-3 * 54,61
1,83
ANALISIS Y CONCLUSIONES
A partir del gráfico obtenido en 5.1 ¿Qué relación existe entre I y V?
De acuerdo a la Ley de Ohm, . Esta ecuación obedece a la forma , que representa una línea recta y puede escribirse para este caso en particular como en donde la pendiente m representa un valor constante y la relación existente entre I y V, que para este caso corresponde a .
¿Podemos considerar que todas las resistencias empleadas en ésta experiencia se comportan como resistencias óhmicas? Si, todas las 5 resistencias que se han usado en esta práctica, han mantenido constante su relación
cumpliendo de esta forma la Ley de Ohm y
considerándose por lo tanto resistencias óhmicas.
¿Qué clase de curva es la representada en la gráfica obtenida en 5.2? ¿Qué relación existe entre I y R cuando V es constante? La gráfica obtenida corresponde a una relación exponencial entre I y R. Según la
Ley de Ohm . Al ser el voltaje constante, la relación existente entre I y V es
inversamente proporcional. A mayor valor de resistencia la intensidad de corriente tenderá a cero y a menor valor de resistencia la corriente tenderá a valores mayores.
¿Es posible calcular el valor de una resistencia con ayuda de un multímetro que no posea ohmímetro? ¿Cómo?
Si es posible. Como la Ley de Ohm establece que , entonces con ayuda del
voltímetro puede medirse la caída de voltaje en la resistencia de interés y posteriormente con el amperímetro la intensidad de corriente que fluye a través de la misma. El valor de la resistencia será entonces el cociente entre estos dos valores.
¿Existe discrepancia entre la forma de la curva obtenida en 5.1 y la obtenida en 5.2? ¿Por qué? La diferencia radica en el sentido de proporcionalidad. En el caso V vs I con resistencia constante, a mayor valor de voltaje, mayor también es el valor de la corriente eléctrica, es decir, a resistencia constante existe una relación
directamente proporcional entre el voltaje y la corriente. En el caso I vs R, sucede lo contrario, a mayor resistencia con voltaje constante, menor es la magnitud de la corriente eléctrica, o en otras palabras, con voltaje constante, la intensidad de corriente es inversamente proporcional al valor de la resistencia.
¿Que concluye de la grafica obtenida en 5.4? Esta relación es directamente proporcional puesto que a mayor valor de Resistencia, mayor también es el valor de la potencia; se puede observar que la grafica es una curva lo que nos indica que es un material no óhmico ya que corresponde a una relación exponencial entre R y P.
¿El valor de la resistencia medida en 4.4.4 es igual a la medida en 4.4.1? Explique No es igual, ya que el valor de la resistencia en frio fue de 6.02 y el valor de la resistencia en caliente fue de 9; Esto se debe a que al estar encendido (caliente), la temperatura hace que la resistencia tenga un valor más alto al que mides con el tester cuando el filamento esta frio.
Los artículos periodísticos con frecuencia contienen oraciones como ³10.000 voltios de electricidad recorrieron el cuerpo de la víctima ´ ¿Por qué es errónea esta expresión? La oración ³10000 voltios de electricidad recorrieron el cuerpo de la víctima´ es errónea porque lo que "circula" por el cuerpo es corriente no voltaje, el voltaje "cae", no circula.
Si la corriente que circula por un cuerpo es la que determina que tan serio seria un choque eléctrico en una persona ¿Porqué se ven anuncios de peligro ³Alto Voltaje´ en vez de ³Alta Corriente ´ cerca de los equipos eléctricos? En los equipos eléctricos se ven anuncios de peligro alto voltaje y no de alta corriente esto es debido a la diferencia de potencial, para que haya flujo de corriente eléctrica debe de haber una diferencia de potencial (voltaje) y si es muy grande habrá alta corriente eléctrica en ese lugar.
CONCLUSIONES
Finalizada la práctica de este laboratorio, se han conceptualizado de mejor forma términos propios como ley de ohm, resistencias, voltaje o diferencia de potencial, intensidad eléctrica.
A través de gráficos y utilizando las formulas de la ley ohm se pudo interpretar cuando un material es óhmico y cuando no. Se pudo verificar la relación existente entre el tipo de material y su comportamiento al paso de la corriente. Ya sean óhmicos o no óhmicos su importancia radica en su implementación y en la función que van a cumplir.
BIBLIOGRAFIA
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER. DEPARTAMENTO DE FISICA. Guía para laboratorio de física II. Practica No 5, Ley de Ohm.
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_voltaje/ke_voltaje_1.htm
http://es.scribd.com/doc/22184458/Ley-de-Ohm-Informe
http://www.pablin.com.ar/electron/cursos/leyohm/index.htm
