Laboratoio de cicuitos electricos univalle
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CIRCUITOS Y LEY DE OHM
Orlando Cern Plazas 201038120
Daniela Mondragn Duque
Andrs Felipe Ospina
Resumen
La prctica de laboratorio nos permiti verificar de forma experimental la ley de Ohm,
mediante la medicin de distintos voltajes para distintas corrientes aplicadas en circuito
simple, en serie y paralelo. Las mediciones se llevaron a cabo mediante el uso de
multmetros, de los cuales al conocer su incertidumbre y su lectura, fue posible hacer un
acercamiento a la relacin proporcional que existe entre voltaje, corriente y resistencia, en
comparacin con las resistencias equivalentes tericas se obtuvo bajos porcentajes de error
de 0,27, 0,54, 0,85 para cada circuito respectivamente corroborando de esta forma la Ley
de Ohm.
1. Introduccin
Una corriente Elctrica consiste en cargas en movimiento de una regin a otra. Cuando ste
desplazamiento se lleva a cabo dentro de un
camino conductor que forma una espira
cerrada, el camino se conoce como circuito
elctrico. Cuando se traslada partculas con
carga dentro de un circuito, se transfiere energa
potencial de una fuente (Una Batera o un
generador) hacia un dispositivo en el que la
energa se almacena o se convierte a otra
forma. [1] La corriente elctrica se define como la carga
neta que fluye a travs del rea por unidad de
tiempo. I= dQ/dt.
En 1826, George Simon Ohm (1787-1854),
descubri una relacin en ciertos materiales, en
especial en, metales, a una temperatura dada,
donde J (densidad de corriente) directamente
proporcional a E (campo elctrico), y se
considera ley de Ohm. A la constante de
proporcionalidad se le denomina resistividad,
su reciproco se le denomina conductividad.
Un material que obedece la ley de Ohm
razonablemente bien se describe como un
conductor hmico o conductor lineal, y su
resistividad es constante e independiente de la
magnitud del campo elctrico.
Si el conductor es un alambre, con seccin
transversal uniforme A y Longitud L, se
denomina resistencia del material (R) a el
valor de la resistividad, multiplicada por la
longitud del cable, y dividida por el rea de la
seccin transversal.
Finalmente vemos que la ley de ohm suele
enunciarse de la siguiente manera:
La intensidad elctrica que circula entre dos puntos de un circuito elctrico es directamente
proporcional a la tensin elctrica entre dichos
puntos, existiendo una constante de
proporcionalidad entre estas dos magnitudes.
Dicha constante de proporcionalidad es
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la conductancia elctrica, que es inversa a
la resistencia elctrica. La unidad para la resistencia elctrica es el
Ohmnio (), que es igual al Voltio por unidad de corriente (Amperio).
En general, un circuito elctrico simple, consta
de una resistencia, una Fuente Electromotriz, y
unos cables conductores; para medir las
propiedades de los circuitos se usan medidores
idealizados.
El voltmetro, mide la diferencia de potencial
entre sus bornes, un voltmetro idealizado tiene
una resistencia Infinitamente grande, y mide la
diferencia de potencial sin tener que desviar
ninguna corriente a travs de l.
El ampermetro mide la corriente que pasa a
travs de l, y ste tiene una resistencia de cero
(ampermetro ideal) y ninguna diferencia de
potencial entre sus bornes.
2. Procedimiento experimental
Para llevar a cabo la prctica basado en
circuitos y aplicacin de la Ley de Ohm se
utilizaron algunos implementos como un juego
de cables, un par de multmetros, una fuente
electromotriz y un par de resistencias de
y .
Figura 1. Esquema del primer montaje
experimental.
Inicialmente se configuro un circuito simple
(fuente y una resistencia), a esta configuracin
se le aadi uno de los multmetros
(configurado como ampermetro) en serie para
identificar la corriente que circulaba por el
circuito y el otro multmetro (en paralelo)
configurado para medir el voltaje en los bornes
de la resistencia. De este modo se vario la
cantidad de voltaje proporcionado por la fuente
al circuito, registrando diez veces las
correspondientes corrientes y voltajes.
Figura 2. Esquema del segundo montaje
experimental.
Seguidamente se configuro un segundo circuito
compuesto de una fuente y dos resistencias
conectadas en serie. De igual manera se llevo a
cabo el registro de voltaje y corriente
correspondientes a este arreglo.
Figura 3. Esquema del tercer montaje experimental.
El ltimo circuito consisti en una fuente y dos
resistencias conectadas en paralelo. De este
modelo se registro las respectivas corrientes y
voltajes.
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3. Anlisis de datos y resultados
Corriente Voltaje
[A] 0,05 [V] 0,005
0 0
0,1 0,49
0,2 1,02
0,3 1,52
0,4 2,05
0,5 2,54
0,6 3,05
0,7 3,55
0,8 4,07
0,9 4,57 Tabla 1. Corriente y voltaje para el circuito simple.
Grfica 1. I vs. V para Circuito simple.
Al grafica I vs V y linealizar los puntos de la
grafica para un circuito simple, se obtuvo una
lnea con una pendiente ( ) que relaciona el crecimiento o variacin del
voltaje a medida que aumenta o vara la
corriente en el circuito; esta pendiente se define
como la constante de proporcionalidad entre la
corriente y el voltaje en la ecuacin:
Ec.1
A esta constante le llamamos Resistencia
equivalente o y se mide en Ohmios, lo que para el caso del circuito simple tiene un valor
de m, sea que:
Partiendo de que tericamente se tena una
resistencia de , al comparar la resistencia obtenida con la terica, se
encuentra el porcentaje de error:
Para el circuito en serie, al encontrar las resistencias
conectas en esta configuracin, se denota segn la
ley de ohm que la es igual a la suma de las resistencias en el circuito, as que para este
circuito se tiene una resistencia equivalente
terica igual a:
Corriente Voltaje
[A] 0,05 [V] 0,005
0 0
0,1 1,01
0,2 2,11
0,3 3,13
0,4 4,2
0,5 5,24
0,6 6,21
0,7 7,27
0,8 8,28
0,9 9,32
1 10,35 Tabla 2. Corriente y voltaje para circuito en serie.
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Grfica 2. I vs. V para Circuito de dos resistencias
en serie.
Para la grfica 2, se tiene una pendiente
( ) que as como en el circuito simple, tambin relaciona el
crecimiento o variacin del voltaje a medida
que aumenta o vara la corriente en el circuito;
as que segn Ec.1 y lo hecho anteriormente se
puede decir que:
Al comparar la resistencia obtenida con la
terica, se encuentra el porcentaje de error:
Para el circuito en paralelo, partiendo de la ley de
ohm, se tiene que el inverso de la es igual a la suma de los inversos de las resistencias en el
circuito, as que para este circuito se tiene una
resistencia equivalente terica igual a:
Corriente Voltaje
[A] 0,05 [V] 0,005
0 0
0,1 0,24
0,2 0,5
0,3 0,76
0,4 1,03
0,5 1,27
0,6 1,53
0,7 1,8
0,8 2,06
0,9 2,3
1 2,57 Tabla 3. Corriente y voltaje para circuito en
paralelo
Grfica 3. I vs. V para Circuito en paralelo.
De la misma forma como en las graficas
anteriores, la pendiente de la lnea que describe
el comportamiento del V respecto a la I,
representa la del circuito, as que:
Teniendo este resultado un porcentaje de error:
-
Lo que nos lleva a la consideracin de la alta
precisin que tienen los instrumentos de
medicin (multmetros).
4. Conclusiones
En todos los ensayos se puedo verificar la proporcionalidad y relacin lineal que
existe entre la corriente y el voltaje en
un circuito
Se verific que la constante de proporcionalidad entre la corriente y el
voltaje, es la resistencia equivalente del
circuito, permitiendo as la verificacin
de la ecuacin . Al tener la resistencia equivalente de un
circuito y aplicarle una determinada
corriente elctrica, se puede predecir su
voltaje equivalente.
Al tener dos de las tres variable
involucradas en la ecuacin , se puede obtener directamente la tercera
con un simple producto o divisin de los
valores
Los instrumentos de medicin electrnicos como los multmetros y
voltmetros, son dispositivos de muy
alta precisin, pero tambin son muy
vulnerables a daos internos; cuando
estos dispositivos no se usan en su
escala adecuada o no se conectan
debidamente con el circuito a testear, se
pueden quemar internamente.
5. Bibliografa
[1] Zemansky, Sears, Young, Fsica Universitaria, Undcima Edicin, Vol. 2.
Cap.25.