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UNIVERSIDAD DE LA COSTA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICAS
REA DE LABORATORIO DE FSICA
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IDENTIFICACIN DE CONDUCTORES LINEALES, LEY DE OHM
WALTER BARRIOS, BRYAN ALGARN, NSTOR LOZANO
INGENIERA CIVIL, INGENIERA CIVIL, INGENIERA ELECTRNICA
Laboratorio de fsica campos GRUPO: MDL
Resumen
En el presente informe de laboratorio de fsica de campos se comprob la ley de ohm,
mediante varios experimentos sencillos, en el cual medimos inicialmente con un multmetro
el cual se cambi a la funcin de voltmetro, con el fin de poder medir el voltaje de la fuente
Vf(V) y el voltaje de la resistencia Vr (V). Despus se cambi a la funcin de ampermetro con el
fin de medir la corriente I (mA). Posteriormente se calcul la resistencia mediante la ecuacin:
R
, se calcul la resistencia promedio, y finalmente tambin se midi la resistencia
experimental en la cual utilizamos el ohmmetro.
PALABRAS CLAVES
Ley de ohm, voltaje de la resistencia, resistividad terica, voltaje fuente, instrumento de
medicin, resistividad promedio.
Abstract
In the present report of laboratory of physics of fields the law of ohm was verified, by means
of several simple experiments, in which we measured initially with multimeter which
changed to the voltmeter function, with the purpose of being able to measure the voltage of
the Vf source (V), the voltage of the resistance Vr (v). Later one changed to the function of
ammeter with the purpose of measuring current I (mA). Later the resistance by means of the
equation calculated: R
calculated the resistance average, to conclude also was moderate
the experimental resistance in which we used ohmmetro.
KEYWORDS
Law of ohm, voltage of the resistance, theoretical resistivity, voltage source, measuring
instrument, resistivity average, resistivity average.
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1. INTRODUCCION
Georg Simn Ohm fue un fsico alemn
cuyos estudios se centraron en la
electricidad. Descubri ya en 1827 la ley
que rige la conduccin de la electricidad y
que se cumple en todos los circuitos de las
instalaciones modernas, tanto domsticos
como en la conduccin de la luz en los
cables de alta tensin. La unidad que se
utiliza para medir la resistencia elctrica
tiene un nombre en su honor: El Ohmio.
Una forma sencilla de recordar esta ley es
formando un tringulo equiltero, donde la
punta de arriba se representara con una V
(voltios), y las dos de abajo con una I
(intensidad) y R (resistencia)
respectivamente, al momento de cubrir
imaginariamente cualquiera de estas
letras, en automtico las restantes nos
indicarn la operacin a realizar para
encontrar dicha incgnita. Ejemplo: si
tapamos la V, R e I estarn
multiplicndose para encontrar el valor de
V; de igual forma si cubrimos R, quedar
V/I al descubierto para encontrar la
incgnita R. como se pudo apreciar en la
lectura anterior la ley de ohm es una ley
universal y fundamental. El presente
informe tiene como objetivo primordial
comprobar esta ley mediante experiencias
sencillas y didcticas, cabe destacar que
otros objetivos importantes son: medir el
voltaje de la fuente, medir el voltaje en la
resistencia, medir la corriente, calcular la
resistividad, calcular la resistividad
promedio, Graficar (I) Vs (V) y Determinar la
pendiente a travs del mtodo de mnimos
cuadrados.
2. FUNDAMENTOS TERICOS
2.1 LEY DE OHM
La ley de Ohm dice que: "la intensidad de
la corriente elctrica que circula por un
conductor elctrico es directamente
proporcional a la diferencia de potencial
aplicada e inversamente proporcional a la
resistencia del mismo". Esta ley relaciona
los tres componentes que influyen en una
corriente elctrica, como son la intensidad
(I), la diferencia de potencial o tensin (V) y
la resistencia (R) que ofrecen los materiales
o conductores.
2.2 UNIDADES DE LOS 3 COMPONENTES DE LA
LEY DE OHM.
Figura 1. (Magnitudes elctricas, mini mapa conceptual de
ley de ohm)
En el sistema internacional de unidades:
I = Intensidad en amperio (A) V = Diferencia de potencial en Voltio (V) R= Resistencia en ohm ().
* La intensidad de corriente elctrica (I) es
la cantidad de electricidad o carga elctrica
(Q) que circula por un circuito en la unidad
de tiempo (t). Para denominar la
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Intensidad se utiliza la letra I y su unidad es
el Amperio (A).
* Tensin o diferencia de potencial, Su
unidad es el voltio (v). El voltaje (tambin
se usa la expresin "tensin") es la energa
potencial elctrica por unidad de carga,
medido en julios por culombio (voltios). A
menudo es referido como "el potencial
elctrico".
*El ohmio (tambin ohm) es la unidad de
medida de la resistencia que oponen los
materiales al paso de la corriente elctrica
y se representa con la letra W o con el
smbolo o letra griega (omega).
2.3 EXPRESIN MATEMTICA
Se puede expresar matemticamente en la
siguiente frmula o ecuacin:
Figura 2 (ley de ohm, forma didctica del uso de las
ecuaciones)
Ecuacin A. (Ley de ohm, ecuaciones despejadas)
2.4 forma prctica y didctica de uso del
tringulo equiltero de los componentes
de la ley de ohm.
*Para hallar resistencia ().
Figura 3. (Forma didctica de hallar R)
* Para hallar intensidad elctrica (A)
Figura 4. (Forma didctica de hallar (I)
* PARA HALLAR TENSIN O VOLTAJE (V)
Figura 5. (Forma didctica de hallar (V)
3. Desarrollo experimental
Inicialmente se improvis un circuito, que
constaba de una fuente de poder DC, y
una resistencia. Principalmente se escogi
1 voltaje en la fuente de poder, el cual
fuimos ascendiendo de uno en uno, hasta
lograr diez valores diferentes, despus se
procedi a medir el voltaje en la
resistencia, al igual que la intensidad de
corriente, cabe destacar que para lograr lo
anterior se utiliz un aparato de medicin
elctrica llamado multmetro, el cual puede
fcilmente usarse como voltmetro y
ampermetro pues como su nombre lo
indica es multifuncional.
Posteriormente se procedi a calcular las
diferentes resistividades del circuito
teniendo en cuenta todos los voltajes de
caracterstica ascendente con una de las
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ecuaciones de la ley de ohm, R
.
Culminado lo anterior se procedi a
calcular la Resistencia promedio. Y
finalmente se procedi a medir la
resistividad de nuestra resistencia con el
multmetro cambiado a funcin de ohmios,
con el fin de poder determinar la
resistividad experimental.
Fotografa 1. (Multmetro)
Fotografa 2 (ingenieros midiendo el voltaje de la
resistencia)
Fotografa 3. (Caimanes utilizados en la experiencia)
Fotografa 4. (Medicin del voltaje de la fuente)
Fotografa 5. (Ingeniero midiendo la resistividad
experimental)
Fotografa 6. (Ingenieros calculando la resistividad
porcentual)
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4. Datos Obtenidos del Laboratorio
TABLA 1: valores de los voltajes obtenidos
en el laboratorio
4.1 Clculo y anlisis de resultados
En la tabla 1 se pueden observar los datos
obtenidos en el laboratorio, donde
previamente a la obtencin de los datos se
elabor una especie de circuito con una
fuente de poder y una resistencia en el
negativo.
Posteriormente una vez ya medidos los
voltajes tanto en la fuente de poder como
en la resistencia, e identificada el valor de
la corriente elctrica a travs del
voltmetro, se procedi a determinar la
Resistencia para cada pareja de datos
obtenidos usando la siguiente frmula de
la resistencia de la ley de ohm, as:
Dnde:
R= Resistencia
V= Voltaje
I= corriente
Una vez ya usada la formula anterior
obtenemos el valor de la resistencia para
cada pareja de (voltaje-corriente), cuyos
resultados estn expresados en la siguiente
tabla:
TABLA 2: Valores de Resistencias obtenidos
con la ley de ohm.
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De la anterior tabla se puede observar que
los valores de resistencias varan, esto se
puede explicar teniendo en cuenta que
para obtener los voltajes y la corriente
siempre estuvimos utilizando instrumentos
de medicin elctrica, los cuales pueden
estar descalibrados y por lo tanto existe un
error de precisin el cual ser hallado
posteriormente. Por lo tanto para obtener
una resistencia ms precisa se obtuvo un
promedio de esas resistencias, la cual se
puede observar en la tabla 2.
Como uno de los objetivos principales del
presente informe es estudiar y analizar el
comportamiento de la relacin entre la
corriente y la resistencia, procedemos a
analizar la frmula que nos plantea la ley
de ohm, que relaciona la corriente y la
resistencia.
Si se analiza la formula detenidamente se
observa que es una formula equivalente a
una funcin lineal. As
(
)
De lo anterior podemos afirmar que la
frmula de la corriente de la ley de ohm es
una formula equivalente a una funcin
lineal, donde
sera equivalente a la
pendiente m y voltaje sera equivalente a
la variable x y finalmente la corriente
sera equivalente a la variable y. Y como
en la funcin no existe otro termino, se
puede afirmar que b (intercepcin en el
eje de las y) seria aproximadamente cero
Por lo tanto se desea conocer el valor de la
resistencia tendra que hallarse el valor de
la pendiente de la anterior funcin de
carcter lineal mencionada. Y esto lo
podemos hacer a travs del mtodo de los
mnimos cuadrados, As:
FORMULA DE LOS MINIMOS CUADRADOS
X Y
VOLTAJE (v) CORRIENTE (mA)
1.004 0.002
1.983 0.004
2.975 0.006
3.911 0.008
4.893 0.010
5.876 0.012
6.900 0.014
7.900 0.016
8.850 0.018
9.860 0.020
TABLA 3: Datos para la graficacin de
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Luego obtenemos los valores de cada uno
de los coeficientes vistos en la anterior
frmula de los mnimos cuadrados, estos
valores los obtendremos utilizando los
valores de la tabla 3.
Si reemplazamos todos los coeficientes en
la formula general de los mnimos
cuadrados obtendremos:
Despus de haber hallado el valor de la
pendiente procedemos a graficar todos los
valores de las parejas de datos obtenidas
en el laboratorio. Y la grfica quedara as:
GRAFICA 1
Grafica 1: Corriente (I) contra Voltaje (V)
De la grfica 1 se puede concluir que la
cantidad de corriente que pasa por un
circuito es directamente proporcional al
voltaje aplicado. Y si se pone a pensar, por
simple lgica tambin se deduce que al
mismo tiempo la corriente es
inversamente proporcional a la resistencia,
todo esto se puede deducir gracias a la
grfica 1 y a la frmula de la ley de ohm.
Y as demostramos la veracidad que posee
ley de ohm al decir que existe la relacin
entre el voltaje, la corriente y la
resistencia.
De lo mencionado anteriormente se puede
decir que dada una resistencia constante,
la corriente y el voltaje de un circuito son
proporcionales. Esto significa que si
duplicas el voltaje, se duplica la corriente.
A mayor voltaje, mayor corriente. Pero si
duplicas la resistencia de un circuito, la
y = 0,002x
0
0,005
0,01
0,015
0,02
0,025
0 5 10 15
I vs V
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corriente se reduce a la mitad. A mayor
resistencia, menor corriente. La ley de ohm
es muy lgica.
Para este caso una vez ya determinada la
pendiente de la grfica, la usamos para
determinar la resistencia existente en el
circuito creado en el laboratorio as:
Lo anterior lo podemos hacer usando la
siguiente formula:
En la anterior formula como se haba dicho
era el equivalente a la pendiente, pro
como ya hallamos el valor de la pendiente,
podemos determinar cul era la resistencia
del circuito efectuando la divisin as:
Despejamos R:
Como ya conocemos el valor de m
pendiente lo reemplazamos y
conoceremos el valor de la resistencia:
PORCENTAJE DE ERROR %
Por ltimo para obtener todos los datos, se
tuvo en Cuenta el valor porcentual del
error, presente debido a que se est
midiendo ciertas unidades como lo son,
voltaje (v) y Corriente (A) con aparatos
electrnicos que pueden sufrir alguna
descompostura o des calibracin, y por lo
tanto se debe hallar el error presente en
cada uno de los resultados obtenido, y
para ello utilizamos la formula general del
valor porcentual del error, la cual viene
dada de la siguiente manera:
| |
Este clculo del valor porcentual del error
lo hacemos teniendo en cuenta las
resistencias tericas y experimentales
predefinidas antes de iniciar el presente
informe, Resistencias cuyos valores eran de
500 y 490 Respectivamente, esto
es:
| |
En esta experiencia debe considerarse que
los valores de los voltajes experimentales
obtenidos no son del todo acertados,
debido al margen de error que se calcul
en cada uno de los resultados, que por
muy minsculo que parezca siempre posee
una influenza significativa en el resultado
final.
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5. Conclusiones
En la siguiente experiencia realizada en el
laboratorio de fsica de campos de la
universidad de la costa, se comprob de
manera satisfactoria la ley de ohm con un
experimento muy sencillo. Por medio del
cual se pudo deducir que "la intensidad de
la corriente elctrica que circula por un
conductor elctrico es directamente
proporcional a la diferencia de potencial
aplicada e inversamente proporcional a la
resistencia del mismo". Tambin cabe
destacar que la ley ohm es una ley que
extraordinariamente se cumple, y su uso
no es muy difcil ya que hay maneras
didcticas para su aplicacin, como el uso
del tringulo de los tres componentes de la
ley de ohm. De igual forma se puede
afirmar que la frmula de la corriente en la
ley de ohm es una formula equivalente a
una funcin lineal, donde
sera
equivalente a la pendiente m y voltaje
sera equivalente a la variable x y
finalmente la corriente sera equivalente a
la variable y. De lo mencionado
anteriormente se puede decir que dada
una resistencia constante, la corriente y el
voltaje de un circuito son proporcionales.
Esto significa que si duplicas el voltaje, se
duplica la corriente. A mayor voltaje,
mayor corriente. Pero si duplicas la
resistencia de un circuito, la corriente se
reduce a la mitad. A mayor resistencia,
menor corriente.
6. Bibliografa
1-SERWAY, Raymond. BEICHNER, Robert.
FSICA II. 5 edicin. Ed. Mc Graw-Hill.
Mxico, 2002
2- SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN:
'" Fsica Universitaria", Vol. I y II, Pearson,
1999.
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Magnetismo", Mc Graw Hill, Mxico, 1988
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Mxico 1987.
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Disponible en:
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10- FLORIO LUIS.AMPERIMETRO. [En lnea].
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http://elamperimetro.blogspot.com/2007/
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[Consulta 14 de septiembre del 2013].
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