Ley de ohm lab 4

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO (UNAC)

INGENIERIA MECANICA Y ENERGIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

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Bellavista - Callao

2013

FACULTAD INGENIERIA MECANICA – ENERGIA

CURSO:

LABORATORIO DE FISICA III

TEMA:

PROFESOR:

ALUMNOS:

INGENIERIA EN ENERGÌA Página 1

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OBJETIVOS:

El objetivo de este informe es medir la resistencia en forma experimental de un material conociendo su resistencia así como a su vez medir la variación de voltaje cuando la resistencia varía todo esto para demostrar la LEY DE OHM donde la resistencia de un conductor es diferente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la intensidad de corriente que circula por esta.


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Representación de la relación proporcional entre voltaje y corriente


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DEFINICION DEL PROBLEMA:

Se le llama resistencia eléctrica a la mayor o menor oposición que tienen los electrones para desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el sistema internacional es el ohm, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:

En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material.

La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud, La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. 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:

I=V cte⟹ I=( 1R )V ………………….. Ecuación 1

Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de

corriente en amperios A .


SIMBOLOGIA DE LA RESISTENCIA

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Este hecho experimental se conoce como la ley de Ohm, y a la constante de proporcionalidad

se escribe en la forma ( 1R ), siendo R una constante llamada resistencia.

Los materiales que cumplen esta ley, entre los que se incluyen la mayor parte de los metales se denominan conductores óhmicos o lineales, que para estos materiales los resultados experimentales muestran que el vector densidad de corriente J es directamente proporcional al campo E dentro del conductor.

J=σ E ……………… Ecuación 2

Donde σ , para un conductor isotrópico, es una constante denominada “conductividad eléctrica” y al inverso de conductividad se denomina resistividad ρ.

Además se sabe: J=IA

, donde A es el área de la sección transversal del conductor y teniendo

en cuenta las definiciones anteriores se obtiene la siguiente ecuación.

R=ρ LA

………….. Ecuación 3

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

1)Material y/o equipo:

N DESCRIPCIÓN CÓDIGO CANTIDAD1 Computadora personal 12 Interface Science Workshop 750 13 Amplificador de potencia CI-6552A 14 Laboratorio electrónico-AC/DC EM-8656 15 Resistencia de 10Ω 16 Cables de conexión 27 Multímetro 1


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Computadora personal

Interfase Science Workshop 750

Amplificador de potencia


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Laboratorio electronico – AC/DC

Resistencia de 10Ω

Cables de conexión


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Multimetro

2)Método

Procedimiento para configuración de equipos y accesorios

a) Verificar la conexión y encendido de la interface.b) Ingresar al programa Data Studio y seleccionar “crear experimento”

c) Seleccionar el amplificador de potencia de la lista de sensores y efectuar la conexión a la interface usando los cables para transmisión de datos de acuerdo a lo indicado por Data Studio.

d) Efectúe la calibración para este sensor indicando salida de voltaje continúo con una variación de 0.1V y una frecuencia de muestra de 50Hz en voltaje y corriente.

e) Genere una gráfica para una de los parámetros registrados por el amplificador (voltaje y corriente).


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Primera actividad (medición de voltaje y corriente con resistencia constante)

a) Conecte los terminales del amplificador en las entradas del laboratorio AC/DC.

b) Cierre el círculo con resistencia de 10Ω, realizando el montaje según la figura 2. Con el amplificador de potencia encendido, pulse el botón inicio para iniciar la toma de dato, realice la medición durante 5 segundos y luego varié el voltaje en generador de señales aumentando 0.1V por vez; repita este proceso hasta alcanzar 1.0V y detener la toma de datos.

c) Registre sus datos en la tabla (1).

d) Genere una gráfica voltaje vs corriente y calcule el valor de la pendiente.

e) Con el valor generado en el paso anterior y el valor conocido, calcule el error.

Figura (2) disposición de equipos y accesorios primera actividad

Segunda actividad (variación de corriente y resistencia a voltaje constante)

a) Conecte los terminales del amplificador en las entradas del laboratorio electrónico AC/DC.

b) Cierre el circuito con el potenciómetro de 3.3, empleando para ello los cables de conexión

proporcionados.

c) Realice el montaje tal como se muestra en la Figura (3) .

d) Ubique la perilla del potenciómetro en la posición mínima (verifíquelo con un multitester).

e) El selector de voltaje del amplificador debe colocarse a 2.0 voltios de corriente continua.

f) Empleando la calculadora genere la gráfica resistencia vs. tiempo, para ello use la ecuación (1).

g) Con el amplificador de potencia encendido, pulse el botón “inicio” para iniciar la toma de datos,

realice la medición durante cinco segundos y luego varié el valor de la resistencia girando la perilla


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del potenciómetro aproximadamente 10 grados por vez, repita el proceso diez veces y detener la

toma de datos.

h) Anote sus datos en la Tabla (2).genere la gráfica 1/I vs resistencia y luego calcule la pendiente.

Figura (3) Disposición de equipos y accesorios segunda actividad.

RESULTADOS:

Primera actividad (medición de voltaje y corriente con resistencia constante)

TABLA (1): Calculo para la resistencia experimental

Voltaje(v)

Corriente (A)

0.1 0.0090.2 0.0110.3 0.0130.4 0.0150.5 0.0170.6 0.0190.7 0.0200.8 0.0220.9 0.0241.0 0.026

Resistencia experimental

Resistencia conocida

107.59494 Ω 100 Ω

Error absoluto Error porcentual

0.0759494 7.59494 %


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Segunda actividad (variación de corriente y resistencia a voltaje constante)

TABLA (2): Calculo del voltaje experimental

1/Intensidad(Amperios-¹)

resistencia (Ω)

0.1 0.0090.2 0.0110.3 0.0130.4 0.0150.5 0.0170.6 0.0190.7 0.0200.8 0.0220.9 0.0241.0 0.026

Resistencia experimental

Resistencia conocida

1.74133 V 2 VError

absolutoError

porcentual0.0129335 1.29335 %

ANALISIS DE RESULTADOS:

GRAFICA DE LA PRIMERA ACTIVIDAD: CORRIENTE (A) vs voltaje (V)

La pendiente es m = 107.599494 Ω


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GRAFICA DE LA SEGUNDA ACTIVIDAD: 1/I (A−1) VS RESISTENCIA ( Ω )

La pendiente es m = 1.74133 v


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CONCLUSIONES:

En conclusión logramos verificar que la ley de Ohm es, el voltaje (V) es directamente proporcional a la corriente (I) que circula por el conductor y la constante de proporcionalidad es la resistencia (R), el valor de la pendiente obtenida en la gráfica se acerca muchísimo al valor que nos mostró el multímetro al medir la resistencia el día de la práctica.

Los beneficios de esta práctica va más allá de verificar una ley o no, si no del sentir y analizar los instrumentos de medición y de cómo se hacen las cosas, el aprender mediante el ensayo y el error, solo nos queda decir, que esperamos tener más practica en los laboratorios.

Hemos podido comprobar que la diferencia de potencial y la intensidad a través de una resistencia van variando con relación a una pendiente.


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BIBLIOGRAFIA:

Física Tomo IICuarta EdiciónAutor: Raymond A. SerwayEditorial: McGraw-Hill

Física clásica y moderna (W. Edward Gettys, Frederick J. Keller, Malcolm J. Skove) Ed.

McGraw-Hill Problemas de física (S. Burbano de Ercilla, E. Burbano García, C. Gracia Muñoz) Ed. Mira También he consultado en páginas de Internet.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm www.profesorenlinea.cl/fisica/Electricidad_ ley _ Ohm .html www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm www.electronicafacil.net/tutoriales/Ley-Ohm.php


http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Ley-Ohm.php

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Electricidad_ley_Ohm.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

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Auto evaluación del equipo

Afín de obtener una evaluación objetiva del propio equipo sobre el desempeño de cada uno de sus miembros, contestar el siguiente cuestionario y anexarlo al final del reporte de actividades.

Nombre de la práctica: fecha de entrega: 26/09/13

El equipo (delegado) evaluó a nombre completo: BEDÓN ESTUPIÑÁN, MIGUEL ANGEL

Aporto ideas valiosas durante el desarrollo del experimento si( )...no( ) Trabajo de manera coordinada y eficiente durante todo el experimento si( )….no( ) Contribuyo eficazmente a realizar el informe de actividades si( )….no( ) Aporto conclusiones valiosas para el informe de actividades si( )….no( )

Por lo anterior, acredito el porcentaje de la calificación total del reporte

O%( ) 50%( ) 60%( ) 70%( ) 80%( ) 90%( ) 100%( )

El equipo (delegado) evaluó a nombre completo: MENDIZABAL ULLOA, ADDERLY

• Aporto ideas valiosas durante el desarrollo del experimento si( )...no( )• Trabajo de manera coordinada y eficiente durante todo el experimento si( )….no( )• Contribuyo eficazmente a realizar el informe de actividades si( )….no( )• Aporto conclusiones valiosas para el informe de actividades si( )….no( )


O%( ) 50%( ) 60%( ) 70%( ) 80%( ) 90%( ) 100%( )

El equipo (delegado) evaluó a nombre completo: SOLORZANO MAURICIO, PATRICIA ELIZABETH

Aporto ideas valiosas durante el desarrollo del experimento si( )...no( )

Trabajo de manera coordinada y eficiente durante todo el experimento si( )….no( )

Contribuyo eficazmente a realizar el informe de actividades si( )….no( )

Aporto conclusiones valiosas para el informe de actividades si( )….no( )


O%( ) 50%( ) 60%( ) 70%( ) 80%( ) 90%( ) 100%( )


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Cuestionario

1. ¿De qué forma se manifiesta la perdida energética de los electrones durante el proceso de conducción eléctrica?, explique.

Debido a la naturaleza del material cuando se produce el movimiento de los electrones a través de del material este dependiendo de cuanta oposición al flujo de electrones tenga estos perderán energía cinética que se transformara en calor.

2. ¿Cuál es la naturaleza microscópica del grupo intermedio de materiales conocidos como semiconductores?, de dos ejemplos.

Son cuerpos cuyos átomos tienen cuatro electrones de valencia poseen unas características de conducción intermedias y por este motivo se llaman semiconductores. Los cuerpos o elementos semiconductores son dos: el silicio y el germanio. Ambos se utilizan ampliamente en electrónica porque además de reunir las propiedades eléctricas y mecánicas necesarias, son de obtención fácil y barata. Para la fabricación de tiristores se prefiere el silicio que al germanio, ya que el primero posee varias ventajas sobre el segundo; una de ellas es la mayor resistencia de su estructura cristalina a temperaturas y tensiones de servicio elevadas.

3. ¿Cuál es la razón para que la resistividad de un conductor varíe con la temperatura?, explique.

Como se respondió en la pregunta anterior La alta conductividad térmica y eléctrica en los metales tienen una razón común, y es la presencia de electrones libres en los metales.

4. La resistividad de los metales, ¿Aumenta con la disminución de la temperatura?, ¿Por qué?Debido a la disminución de temperatura los electrones pierden energía cinética interrumpiendo le flujo.Ya que la resistencia guarda una relación directamente proporcional a la resistividad ρ, entonces de la ecuación: RF = RO(1+α.ΔT ).

“Se verifica que la resistividad de un conductor aumenta cuando aumentamos la temperatura.”

5. ¿En qué consiste el fenómeno de superconductividad?, ¿Quién lo explico por primera vez?

Se denomina superconductividad a la capacidad intrínseca que poseen ciertos materiales para conducir corriente eléctrica sin resistencia ni pérdida de energía en determinadas condiciones.

Los mayores avances en la comprensión de la superconductividad tuvieron lugar en los años cincuenta: en 1950 es publicada la teoría Ginzburg-Landau, y en 1957 vería la luz la teoría BCS.

La teoría BCS fue desarrollada por Bardeen, Cooper y Schrieffer (de sus iniciales surge el nombre BCS), gracias a lo cual los tres recibirían el premio Nobel de física en 1972.

6. ¿Cuál es principio de funcionamiento de los llamados termómetros de resistencia?, explique.


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El principio de funcionamiento de los termómetros de resistencia se basa en el aumento de la resistencia eléctrica de los conductores metálicos (RTD: "Resístanse Temperatura Detector") con el incremento de la temperatura.

7. En un material las imperfecciones en la red cristalina por la introducción de átomos extraños (impurezas), ¿Puede modificar la conductividad?, explique.

Dependiendo de la naturaleza de estos materiales impuros, si puede variar la conductividad ya que afectaría principalmente a la velocidad de arrastre de los electrones interrumpiendo su flujo normal.

8. ¿A qué se debe que los buenos conductores eléctricos como los metales sean también buenos conductores del calor?, explique.

Se debe principalmente al tipo de enlace que poseen (enlace metálico). El mismo deja disponible una "nube" de electrones que permite el desplazamiento fácil de los mismos, transmitiendo así la electricidad (por medio de una corriente) de manera fácil.

9. ¿Cómo se denomina a los materiales que no cumplen la Ley de Ohm?, ¿A qué se debe esto?, de dos ejemplos.

Se llaman simplemente materiales no óhmicos; Los óhmicos tienen una resistencia fija. Los no óhmicos sufren variación de la resistencia en función de la intensidad.

10. ¿Es la resistencia de un conductor independiente de los potenciales aplicados?, ¿De qué parámetros depende?

Como resultado de la experimentación se ha podido comprobar que la resistencia eléctrica de un conductor depende de varios factores, tales como: La longitud del conductorEl área de la sección del conductorLa clase de material del cual está fabricadoLa temperatura a la que se encuentra.


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