INSTRUMENTACION Y LEY DE OHM

INSTRUMENTACION Y LEY DE OHM

INSTRUMENTACION Y LEY DE OHM abril 272015PROFESOR: LABORATORIO DE FISICA III UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Instrumentacin y Ley de Ohm

1) Objetivos:

Verificar experimentalmente la Ley de Ohm

Identificar la medida de las resistencias mediantes experimentos y aprender acerca de sus usos.

Aprender amontar circuitos sencillos y medicin de Tensin y corriente elctrica

Obtener los datos de voltaje y corriente elctrica en elementos resistivos con el fin de iniciar el estudio de circuitos simples.

2) Materiales:

Sistema Unitr@in: con el cual podemos tener los instrumentos virtuales para el estudio de la electricidad.

Voltmetro

Ampermetro

Restato

Switch

Tarjetas de circuitos de resistencias

3) FUNDAMENTO TERICO:

Definimos la corriente elctrica como el paso de electrones que se transmiten a travs de un conductor en un tiempo determinado.

Si se quiere resumir por medio del clculo los procesos electrnicos que ocurren en un circuito sencillo de corriente, o en circuitos ms complejos, es necesario conocer, por una parte, la dependencia que existe entre la intensidad de corriente y la resistencia . Esta dependencia est descrita por la Ley de Ohm, que debe su nombre al famoso fsico alemn. Para ello se observar, en primer lugar, el circuito sencillo de corriente representado anteriormente Ley de Ohm:

La intensidad de corriente aumenta si aumenta la tensin y disminuye si aumenta la resistencia Aqu, la intensidad de corriente vara proporcionalmente a la tensin y de manera inversamente proporcional a la resistencia.

La Ley de Ohm se puede entonces expresar por medio de la siguiente frmula:

O y

Nota:

Las resistencias para las que es vlida la ley de Ohm (esto es, la proporcionalidad entre la corriente y la tensin) se denomina resistencias hmicas. Los conductores metlicos son, por lo general, resistencias hmicas, mientras que, por ejemplo, las resistencias de fluidos conductores no cumplen con la Ley de Ohm.

Los casos que se presentan a continuacin tienen como finalidad ltima construir diagramas serie como el que se ha presentado.

Circuitos serie:

Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente elctrica solo tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente elctrica es la misma en todos los puntos del circuito.

Donde Ii es la corriente en la resistencia Ri , V el voltaje de la fuente. Aqu observamos que en general:

Circuitos Paralelo:

Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente elctrica se bifurca en cada nodo. Su caracterstica ms importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial.

Circuito Mixto:

Es una combinacin de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solucin de estos problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo.

4) Procedimiento:

COMPROBACIN ANALGICA DE LA LEY DE OHM

Experimento 1

Usando una fuente, voltmetro, ampermetro, restato, Switch, conectores y resistencias; formamos un sistema como este. Para ver la variacin del voltaje y corriente manteniendo la resistencia constante.

Y anotamos los siguientes datos.

Tabla 1

V

0.1

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.5

I

0.1

0.2

0.38

0.65

0.775

0.95

1.4

Experimento 2

Usando el mismo sistema anterior. Observamos nuevamente para evaluar la variacin de la corriente y la resistencia manteniendo el voltaje constante.

Tabla 2

V=1

R

2

4

6

8

10

12

14

i

0.425

0.2

0.15

0.11

0.075

0.065

0.05

Experimento 3

Usando una fuente, voltmetro, ampermetro, restato, Switch, conectores y resistencias; armamos el siguiente sistema; para observar la variacin de la diferencia de potencial y la resistencia manteniendo la corriente constante.

Tabla 3

r

1

3

4

6

8

9

10

v

0.25

0.87

0.15

0.67

2.19

2.48

2.64

5) Cuestionario

1. Cuntas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos), indique su mnima y mxima escala en cada uno de ellos.

Ampermetro:

Es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que est circulando por un circuito elctrico. El ampermetro de la experiencia posee 3 escalas. Su lectura es de 0.001 0.15 A, 0.02 3.0 A y 0.1 15 A.

Voltmetro:

Es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito elctrico. El voltmetro de la experiencia posee 3 escalas. Su lectura es de 0.1 3 V, 0.5 15 V y 0.2 10 V.

2. Investigue de qu otra manera se determina el valor de una resistencia (sin cdigo de colores).

Mtodo del Voltmetro Ampermetro:

Cuando una corriente I circula a travs de un conductor cuyos extremos tienen una diferencia de potencial V, la experiencia demuestra que:

Donde R es la resistencia del conductor.

Esta Ley es conocida como Ley de Ohm, y puede ser usada para calcular la resistencia de un conductor si se conocen la diferencia de potencial y la corriente.

Puente de Wheatstone:

Donde Rx es la resistencia desconocida y las dems resistencias son variables y de valor conocido. Se dice que el puente est equilibrado cuando no pasa corriente por el galvanmetro. Se comprueba fcilmente que cuando esto ocurre se tiene la siguiente relacin entre las 4 resistencias del puente:

Puente de Hilo:

Es el mismo fundamento que el del puente de Wheatstone. Para conseguir un ajuste ms fino se sustituyen las resistencias R1 y R2 por un hilo resistivo sobre el cual podemos deslizar un cursor conectado al galvanmetro. La resistencia del hilo viene dada por:

Donde es la resistividad del hilo, l la longitud y s la seccin transversal.

Expresando las resistencias R1 y R2 de esta forma en la relacin obtenida para el puente de Wheatstone, podemos obtener:

3. Grafique en un papel milimetrado e interprete V vs I, usando los valores de la tabla 1 determine el valor de la pendiente de la misma.

(Ver grfico 1)

4. Grafique e interprete V vs I, I vs R y V vs R, en papel milimetrado, y compare los valores encontrados a partir del anlisis del grfico con los valores de R, I y V de las tablas 1, 2 y 3.

(Ver grficos 2, 3 4)

5. Considere una lmpara de aproximadamente 50,5Wy por la cual pasa una corriente de 25 mA Cul es el voltaje aplicado? Se cumplir la ley de OHM? Explique.

Por medio de la ley de ohm se deducir que el voltaje aplicado es:

La ley de Ohm se cumple solo en conductores metlicos, por lo tanto la resistencia de la lmpara cumplir con la ley de Ohm slo en un intervalo de su variacin de voltaje. La ley de Ohm en una propiedad especifica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como es la ley de Gauss.

6. Con respecto a la ley de Ohm podemos decir que:

i) Se cumple en materiales conductores y semiconductores: La ley de Ohm no se cumple para los materiales semiconductores. (F)

ii) La pendiente de la grfica voltaje vs. Intensidad da como resultado el valor de la resistencia:La grafica Voltaje vs. Intensidad describe una recta cuya pendiente, segn la ley de Ohm, corresponde al valor aproximado de la resistencia que gobierna al circuito. (V)

iii) Que ley de matemtica que la gobierna es I=V/R y sirve tanto para corriente continua como alterna:La ley de Ohm se cumple tanto para corriente continua, pero no para corriente alterna. (F)

FVF

6) Conclusiones:

Con los aparatos de medicin se puede determinar la intensidad, el voltaje y la capacidad de la resistencia para una correcta instalacin del circuito elctrico.

La ley de ohm no se cumple para todos los materiales, por ejemplo no cumple para los semiconductores.

La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, por lo tanto cuando aumenta la resistencia la corriente baja y viceversa.

La corriente es directamente proporcional al voltaje, por lo tanto cuando aumenta el voltaje aumenta tambin la corriente.

La grafica de R versus I tiene pendiente negativa debido a que son inversamente proporcionales y la grfica de V versus I, al ser rectificada, tiene pendiente positiva debido a que son directamente proporcionales.

7) Recomendaciones:

Debemos tener mucho cuidado al momento de hacer las conexiones puesto que una mala conexin puede averiar cualquiera de los instrumentos de medicin ya sea el voltmetro o el ampermetro.

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