Ley de ohm

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

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FSICA II. 5 edicin. Ed. Mc Graw-Hill.

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