LABORATORIO DE FISICA #2

LEY DE OHM

Guerra-Ceballos, O. 413514, Caicedo-Chacón W. 413507, Zambrano-Mora Y. 413543, Libreros Muñoz K. 413519, Camargo Gaitán J. 514010. Facultad de ingeniería y administración. Departamento de Ciencias Básicas. Universidad

Nacional de Colombia Sede Palmira.

RESUMEN

El desarrollo de esta práctica tiene como objetivo principal determinar la variación de la corriente a través de una resistencia en función del voltaje a través de esta, además de obtener la relación matemática que describe la intensidad de la corriente en un circuito de una sola resistencia, para así poder llevar a cabalidad cada uno de los requerimientos de dicho laboratorio.

Palabras Clave— Voltaje, Corriente, Multímetro, Resistencia, Resistores, lámpara de Tungsteno.

I. INTRODUCCIÓN

En la presente práctica trataremos de explicar la ley de ohm que manifiesta una proporcionalidad entre la intensidad de corriente medida en amperios (A) y la tensión o voltaje (volt V). También se explicara que la intensidad de corriente se verá afectada de forma inversamente proporcional por la resistencia medida en ohm (Ω). En consecuencia encontraremos los valores que toma la corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado con un determinado diferencia de potencial, los cuales a su vez serán afectados por las diferentes resistencias puestos en el circuito que interpondrán al paso de corriente eléctrica.

Las resistencias son materiales que como ya dijimos se oponen al paso de corriente, lo que cabe resaltar es que para encontrar el valor de las resistencias procederemos a analizar las diferentes graficas que las distintas tablas nos otorga y que si es el caso de que el conductor (conductores óhmicos) resulta ser una línea recta la pendiente de esta será el valor del resistor, sin embargo como no todos los conductores obedecen la ley de ohm sus resistencia puede variar. Llegando a conocer procesos matemáticos que ayudaran a encontrar los valores descritos en la ley de ohm.

II. MARCO TEÓRICO

En este informe profundizaremos en temas relacionados con la ley de Ohm, la intensidad de la corriente y los conceptos y conocimientos necesarios para determinar cada uno de los resultados obtenidos

durante la práctica.

-Multímetro: Un multímetro es un instrumento que permite medir directamente magnitudes eléctricas activas como corrientes y diferencia de potenciales o pasivas como resistencias, capacidades y otras. El funcionamiento se basa en la utilización de un galvanómetro que se emplea para todas las mediciones. Para poder medir cada una de las magnitudes eléctricas, el galvanómetro se debe completar con un determinado circuito eléctrico que dependerá también de dos características del galvanómetro: la resistencia interna (Ri) y la inversa de la sensibilidad. Esta última es la intensidad que, aplicada directamente a los bornes del galvanómetro, hace que la aguja llegue al fondo de escala..

-Amperímetro: Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Para que el multímetro trabaje como amperímetro se conecta una resistencia Rs en paralelo con el galvanómetro. El valor de Rs depende del valor en amperios que se quiera alcanzar cuando la aguja alcance el fondo de escala.

-Óhmetro: El óhmetro permite medir resistencias. Para ello se utiliza una pila interna que hace circular una corriente a través de la resistencia a medir, el instrumento y una resistencia adicional de ajuste.

-Circuitos eléctricos: es un conjunto de elementos eléctricos conectados entre sí que permiten generar, transportar y utilizar la energía eléctrica con la finalidad de transformarla en otro tipo de energía como, por ejemplo, energía calorífica como la estufa, energía lumínica como la bombilla o energía mecánica como el motor.

-La corriente eléctrica: es simplemente en el movimiento de los electrones y los efectos que este movimiento produce en un conductor, en el aire o en el entorno.

_La resistencia eléctrica: es una propiedad que tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).

-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 fórmula o ecuación:

Donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas, tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)V = Diferencia de potencial en voltios (V)R = Resistencia en ohmios (Ω).

De acuerdo con la “Ley de Ohm”, un ohmio (1 Ω) es el valor que posee una resistencia eléctrica cuando al conectarse a un circuito eléctrico de un voltio (1 V) de tensión provoca un flujo o intensidad de corriente de un amperio (1 A).

-La resistencia eléctrica: por su parte, se identifica con el símbolo o letra (R) y la fórmula general independientemente del tipo de material de que se trate para despejar su valor (en su relación con la intensidad y la tensión) derivada de la fórmula general de la Ley de Ohm, es la siguiente:

-Resistores: se le denomina al componente electrónico diseñado para introducir una resistencia eléctrica determinada entre dos puntos de un circuito eléctrico.

-Lámpara de tungsteno: tiene como elemento principal un filamento de tungsteno. Este filamento convierte la energía eléctrica en luz y calor. La luz irradiada es un espectro continuo compuesto principalmente de energía en la región gama infrarroja cercana, una cantidad útil en la región visible y una muy pequeña en la región ultravioleta.Si la temperatura del filamento aumenta, la radiación de luz se desplaza a longitudes de onda más cortas, dando una mayor proporción a la radiación visible y una luz más blanca.

-Fuente de voltaje dc: Adapta un voltaje AC o alterno a un patrón directo, o sea de polaridad, voltaje e intensidad fijos a la salida con un polo positivo y uno negativo. Para ello adapta primero el voltaje a través de un transformados o resistor, después ya con el voltaje adecuado, lo hace pasar por un grupo de diodos (uno, dos o cuatro diodos e disposición específica) para permitir pasar hacia una sola salida las partes de voltaje positivo y dejar otro polo como referencia, tierra o negativo. El voltaje finalmente se regula con capacitores o reguladores con circuito integrado para eliminar variaciones de tal voltaje.

III. MATERIALES Y MÉTODOS

Los materiales que se usan durante esta práctica son:

El multímetro:

Fuente regulada variable:

El protoboard:

Las resistencias:

La metodología a seguir en esta práctica fue tomar las resistencias y con el multímetro se determinó el valor de la resistencia en ohmnios, con el fin de completar la tabla correspondiente. A continuación se armó un circuito, se conectó la fuente de voltaje dc al circuito junto con el multímetro, para poder llenar los datos correspondientes en cada tabla se acomodó la fuente en el voltaje que se indicaba para medir la corriente en ese punto con cada una de las resistencias y luego con la lámpara de tungsteno.

IV. RESULTADOS

Tabla 1. Resistencias de resistores.R1 (Ω) R2 (Ω) R3 (Ω)300,4 99,6 196,6

Tabla 2. Voltaje e intensidad de R1.

V (v) 2,16 4,04 6,01

8,06 10,03

12,02

14,04

I (mA)

0,007

0,013

0,02

0,027

0,033

0,04 0,047

Tabla 3. Voltaje e intensidad de R2.

V (v) 1,51 3,13 4,52 6,07 7,52

I (mA) 0,015 0,029 0,044 0,061 0,073

V (v) 9,06 10,52 12,02 13,56 15,01

I (mA) 0,091 0,106 0,122 0,14 0,153

Tabla 4. Voltaje e intensidad de R3.

V(v) 1,3 3,08 5,03 7,06I(mA) 0,007 0,016 0,026 0,036V(v) 9,03 11,05 13,08 14,79

I(mA) 0,046 0,056 0,067 0,076

Tabla 5. Voltaje e intensidad de lámpara.

V (v) 1,5 2,03 2,65 3,06

3,56 4,07 4,57

I (mA)

0,188

0,219

0,249

0,27

0,292

0,315

0,336

V. ANÁLISIS Y CALCULOS.

1. Grafique V vs I para cada una de las resistencias. Obtenga en cada caso el valor de la resistencia. Compare este valor con el obtenido en el multímetro y calcule el error

Grafica 1. Voltaje vs intensidad de R1.

0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.050

2

4

6

8

10

12

14

16

2.16

4.04

6.01

8.06

10.03

12.02

14.04

Intensidad (A)

Volta

je (v

)

Teniendo en cuenta que cada uno de los valores de la tabla es con la misma resistencia se toma cualquier punto de la gráfica con el fin de poder saber el valor de esta.

En este caso se eligió un voltaje de 8.07 v y una corriente de 0.027 mA:

R 2= 8.07v0.027 mA

=299.8 Ω

El resultado del multímetro corresponde a 300.4Ω, mientras que por al obtenerlo teóricamente es igual a 299.8 Ω, es decir que hay una diferencia de 0.6 Ω, con un margen de error de 0.2%.

Grafica 2. Voltaje vs Intensidad de R2.

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.180

2

4

6

8

10

12

14

16

1.51

3.134.52

6.077.52

9.0610.52

12.02

13.5615.01

Intensidad (A)

Volta

je (v

)

R=VI

R 2= 10.52 v0.106 mA

=99.2 Ω

El valor de la resistencia obtenida en el milímetro corresponde a un 99.6 Ω, en los resultados obtenidos teóricamente este valor da 99.2 Ω, tiene una diferencia de 0.4 Ω, es decir un porcentaje de error de 0.4%.

Grafica 3. Voltaje vs intensidad de R3.

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.080

2

4

6

8

10

12

14

16

1.3

3.08

5.03

7.06

9.03

11.05

13.08

14.79

Intensidad (A)

Volta

je (v

)

R=VI

R 2= 10.05 v0.056 mA

=197,3 Ω

Al observar la primera tabla se puede notar que la tercera resistencia al ser medida con el multímetro, su valor corresponde a 196.6 Ω, pero en el valor obtenido por los datos teóricos es igual a 197.3 Ω, cuentan con una diferencia de 0.7 Ω, lo que corresponde a un 0,3% de margen de error.

2. Grafique V vs I para el caso de la lámpara, ¿qué tipo de curva tiene? ¿De qué manera podríamos obtener información útil de la gráfica para poder tener idea sobre la resistencia del filamento?

Grafica 4. Voltaje vs intensidad de la lámpara.

0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.50

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1.52.03

2.653.06

3.564.07

4.57

6

8

Intensidad (A)

Volta

je (v

)

Para tener una idea sobre la resistencia que tiene el filamento de la lámpara observamos la pendiente de la tendencia de la gráfica V vs I, entre más resistencia se presente la pendiente será más alta debido a que la intensidad será más baja. Se observa que esta grafica tiene una pendiente baja y menor que la de la gráfica 1, 2 y 3 por lo que se infiere que la resistencia del filamento es menor a las resistencias de R1, R2 y R3.

VI. CONCLUSIONES

- Se puede observar que las gráficas de voltaje vs corriente correspondientes a cada resistencia, son totalmente lineal, no se observa con alguna desviación, además es claro ver que ninguna empieza en cero debido a que ningún punto es nulo en cuanto a corriente.

- La diferencia entre los valores de la teoría y los valores del multímetro es realmente mínima, por lo tanto está sometido a un porcentaje de error bastante bajo más no inexistente.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS