LABORATORIO 3.2

2015

LABORATORIO DE

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

INTEGRANTES:

ARIAS VERAMENDI KRISTEL

CALDERON ROJAS FRANCK

DURAND JARA JULIO CESAR

MOGOLLÓN FACHIN RICARDO OSWALDO

PALOMINO CÁRDENAS FRANCO GUIDO

QUIQUIA RODRIGUEZ EDGARDO

JAVIER MONTENEGRO JOO

Experiencia N°3: Instrumentación y Ley de OHM

UNMSM LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Contenido I. OBJETIVOS .................................................................................................................................. 2

II. MATERIALES .............................................................................................................................. 2

III. FUNDAMENTO TEÓRICO .......................................................................................................... 3

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................ 4

V. CUESTIONARIO .......................................................................................................................... 7

VI. CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 12


Experiencia N°3: LEY DE OHM

I. OBJETIVOS

• Verificar experimentalmente la ley de Ohm.

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

• Diseñar y montar circuitos eléctricos con resistencias en Serie, Paralelo.

II. MATERIALES

01 Reóstato

01 Fuente de voltaje de CD.

01 Década

01 Voltímetro.

01 Amperímetro

Cables conectores


III. FUNDAMENTO TEÓRICO

La ley de Ohm establece que, a una temperatura dada, existe una proporcionalidad directa entre la diferencia del potencial que se aplica entre los extremos de un conductor y la intensidad de la corriente que circula por él. La relación matemática que expresa esta ley fue establecida y demostrada por G.S. Ohm en 1827, y la podemos escribir como:

𝐼 =𝑉

𝑅

donde R representa la resistencia eléctrica, que se mide en ohmios (Ω), siempre que V se mida en voltios (V) e I en amperios (A). La ley de Ohm no es una propiedad general de la materia; aquellos materiales que la obedecen se denominan "conductores óhmicos" o "conductores lineales"; en caso contrario, el conductor se denomina "no lineal".

Si se quiere resumir por medio del cálculo los procesos electrónicos que ocurren en un circuito sencillo de corriente, o en circuitos más complejos, es necesario conocer, por una parte, la dependencia que existe entre la intensidad de corriente I y la tensión U y, por otra parte, entre la corriente I y la resistencia R. Esta dependencia está descrita por la ley de Ohm, que debe su nombre al famoso físico alemán. Para ello se observará, en primer lugar, el circuito sencillo de corriente representado anteriormente. Ley de Ohm:

La intensidad de corriente I aumenta si aumenta la tensión U y disminuye si aumenta la resistencia R. Aquí, la intensidad de corriente varía proporcionalmente a la tensión y de manera inversamente proporcional a la resistencia.

La ley de Ohm se puede entonces expresar por medio de la siguiente fórmula:

𝐼 =𝑉

𝑅 ó 𝑉 = 𝐼 . 𝑅 𝑦 𝑅 =

𝑉

𝐼

Nota: Las resistencias para las que es válida la ley de Ohm (esto es, la proporcionalidad entre la corriente y la tensión) se denominan resistencias óhmicas. Los conductores metálicos son, por lo general, resistencias óhmicas, mientras que, por ejemplo, las resistencias de fluidos conductores no cumplen con la ley de Ohm.


IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

COMPROBACIÓN ANALÓGICA DE LA LEY DE OHM

VARIACIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE MANTENIENDO LA RESISTENCIA CONSTANTE

1. Arme el circuito de la figura 1, teniendo en cuenta la polaridad correcta en cada elemento.

2. Fije un valor determinado de R en la caja de resistencia y con el cambio de posición del cursor en el reóstato r, haga posible la variación de la corriente I y la diferencia de potencial V.

𝑅 = 50 Ω

3. En la tabla 1 anote las lecturas correspondientes del amperímetro y el voltímetro, para cada posición diferente del cursor del reóstato.

Figura 1.


Tabla 1

VOLTAJE(V) 0.279 0.472 0.776 1.054 1.282 1.523 1.795 2.618 3.068

INTENSIDAD (A) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 5 6

Voltaje Intensidad

VARIACIÓN DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE EL VOLTAJE

4. Usando el mismo cursor de la figura 1, observe y anote en la tabla 2 los valores de corriente cuando cambian los valores R de la caja de resistencia conservando constante la diferencia de potencial entre los terminales de la misma. Para conseguir esto varié la posición del cursor del reóstato para cada lectura.

Tabla 2

RESISTENCIA (Ω) 10 13 16 20 25 30 40

INTENSIDAD (A) 11.8 11.5 9.5 8.3 7.2 6.5 5.3

VARIACIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE

5.- Arme el circuito de la figura 2 varié los valores de las resistencias en la caja y para cada valor observado anote en la tabla 3 los valores del voltaje, conservando

Intensidad


constante un determinado valor de la corriente para las distintas lecturas de V y R, variando la posición del cursor de reóstato.

Tabla 3

RESISTENCIA (Ω) 20 30 40 50 60 70 80

VOLTAJE (V) 1.8 2.051 2.219 2.330 2.414 2.476 2.526

Resistencia Voltaje

Figura 2.


V. CUESTIONARIO

1. ¿Cuántas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos), indique su mínima y máxima lectura en cada escala

Fuente de corriente continua: esta fuente es generadora de tensión o de

corriente y durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo.

Su lectura es:

Min: 0V Max: 20V

Voltímetro analógico: este instrumento es el más importante ya que puede medir

resistencias como óhmetro; corrientes eléctricas como amperímetro.

Tiene 3 escalas de 3, 10 y 15V y su lectura es:

Min: 0V y Max: 3V para la escala 3

Min: 0V y Max: 10V para la escala 10

Min: 0V y Max: 15V para la escala15

Amperímetro: este instrumento sirve para medir la intensidad de una corriente

eléctrica.

Tiene 3 escalas y su lectura es:

Min: 0A Max: 15A.

Resistencia: es la oposición que tienen los electrones al moverse a través de un

conductor.

Su lectura es:

Min: 0Ω Max: 999 Ω


2. Investigue de qué otra manera se determina el valor de una resistencia. (Sin código de colores).

Bueno una forma y fácil sería con el multímetro analógico o digital.

También se podríamos medir la resistencia con el ohmímetro

Otra forma seria al aplicar la ley de ohm, o sea al saber el voltaje de salida

con su respectiva intensidad de corriente, fácilmente podríamos aplicar la

ley de ohm

𝑉 = 𝐼 ∗ 𝑅

Despejando R tenemos:

𝑅 =𝑉

𝐼

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

Tenemos los valores de la Tabla 1

VOLTAJE(V) 0.279 0.472 0.776 1.054 1.282 1.523 1.795 2.618 3.068

INTENSIDAD (A) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 5 6

La grafica en papel milimetrado se colocara en la página siguiente.

Para poder realizar el cálculo de la pendiente nos ayudaremos de una gráfica

realizada en Excel.

De esta gráfica podemos decir que tanto el voltaje como la corriente aumentan de

manera lineal una respecto de la otra son directamente proporcionales

Tomamos los dos primeros y los dos últimos valores de la tabla 1 , y luego calculamos

la pendiente de la recta mediante la fórmula:

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 2 4 6 8

Vo

ltav

e

Intensidad de Corriente

V vs I

VOLTAJE(V)

Lineal (VOLTAJE(V))


𝑚 =𝑉9 − 𝑉1

𝐼9 − 𝐼1

𝑚 =3.068 − 0.279

6 − 0.5= 0.507

4. Grafique e intérprete V versus I , I versus R y V versus R , en papel milimetrado, y compare los valores encontrados a partir del análisis del gráfico con los valores de de R, I y V de las tablas 1, 2 y 3

Tabla 1

VOLTAJE(V) 0.279 0.472 0.776 1.054 1.282 1.523 1.795 2.618 3.068

INTENSIDAD (A) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 5 6

Tabla 2

RESISTENCIA (Ω) 10 13 16 20 25 30 40

INTENSIDAD (A) 11.8 11.5 9.5 8.3 7.2 6.5 5.3

Tabla 3

RESISTENCIA (Ω) 20 30 40 50 60 70 80

VOLTAJE (V) 1.8 2.051 2.219 2.330 2.414 2.476 2.526

Graficas en Excel

V versus I

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

0 2 4 6 8

Vo

ltav

e

Intensidad de Corriente

V vs I

VOLTAJE(V)

Lineal (VOLTAJE(V))


I versus R

V versus R

Las gráficas en papel milimetrado se encuentran en las siguientes páginas

Como podemos observar en cada una de las gráficas tanto la Resistencia, voltaje e

intensidad de corriente varían de forma lineal ya sea directamente como en el caso de

V vs I y V vs R o inversamente como es el caso de I vs R, lo cual hace que se

compruebe la ley de Ohm, podríamos demostrar según esta ley las relaciones que

obtuvimos en las gráficas.

Tenemos:

𝑉 = 𝐼 ∗ 𝑅 … . 𝐿𝑒𝑦 𝑑𝑒 𝑂ℎ𝑚

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30 40 50

Inte

nsi

dad

de

Co

rrie

nte

Resistencia

I vs R

INTENSIDAD (A)

Lineal (INTENSIDAD(A))

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 20 40 60 80 100

Vo

ltaj

e

Resistencia

V vs R

VOLTAJE (V)

Lineal (VOLTAJE (V))


Para la gráfica1 (Resistencia constante)

𝑉

𝐼= 𝑘

Lo cual nos dice que la relación entre el voltaje y la corriente es directamente

proporcional.

Para la gráfica 2 ( Voltaje constante)

𝐼 ∗ 𝑅 = 𝑘

Lo cual nos dice que la relación entre la resistencia y la corriente es

inversamente proporcional.

Para la gráfica 3 ( Corriente constante)

𝑉

𝑅= 𝑘

Lo cual nos dice que la relación entre el voltaje y la resistencia es directamente

proporcional.

5. Considere una lámpara que tiene aproximadamente 50.5 y por la cual pasa una corriente de 25 m A ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se cumplirá la ley de ohm?

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

V= R. I = (50.5)*(25.5 ∗ 10−3)= 1,26 V.

La ley de Ohm se cumple solo en conductores metálicos, por lo tanto la resistencia

de la lámpara cumplirá con la ley de Ohm sólo en un intervalo de su variación 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:

Por teoría sabemos que cuando una fuerza realiza trabajo sobre una carga para moverla de un lado a otro (del punto A al punto B) sobre una línea o superficie equipotencial es nula puesto que la diferencia de potencial es nula.

i) Se cumple en materiales conductores y semiconductores.(𝑭)

La ley de ohm se cumple siempre y cuando el campo y la densidad de la corriente

sean constantes y la complejidad del material no sea muy compleja como por ejemplo

los metales.

Como en los diodos, no se cumple la ley de ohm y también se puede decir de los

condensadores.

ii) La pendiente de la gráfica voltaje vs

intensidad da como resultado el valor de la

resistencia.(𝑽)

Siendo la pendiente:


𝑡𝑎𝑛$ =𝑉

𝐼

Pero 𝑉

𝐼= 𝑅

Entonces la pendiente es la resistencia.

iii) Que la ley de matemática que la gobierna es I = V / R y sirve tanto para corriente continua como alterna.(𝑭)

En corriente continua esta ley si sirve, en cambio si hablamos de corriente alterna a

partir del concepto de impedancia se generaliza otra ley 𝐼 =𝑉

𝑍, la ley de ohm para

circuitos recorridos por corriente alterna.

VI. CONCLUSIONES

De esta experiencia podemos concluir que es necesario tener conocimiento

hacer de los instrumentos analógicos de medición de la corriente eléctrica y el

voltaje, su forma de conexión e interpretación de la lecturas en cada una de

sus escalas.

Podemos concluir que existen otros métodos fuera de la lectura del valor de la

resistencia mediante el uso del código de colores, como lo pueden ser: la

división de las lecturas del valor del voltaje y el valor de la corriente eléctrica

que pasa por la resistencia u otra manera más sencilla es usando el ohmímetro

para determinar este valor.

De esta experiencia podemos concluir que tanto el voltaje, la corriente y la

resistencia se relacionan de forma lineal, ya sea en forma directa como el

voltaje y la corriente o como el caso del voltaje y el valor de la resistencia,

también de forma inversa como es el caso de la corriente y la resistencia.

LABORATORIO 3.2

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