TERCER Informe de Fisica III

7/31/2019 TERCER Informe de Fisica III

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INFORME N2

FISICA III

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CURVAS CARACTERISTICAS VOLTAJE - CORRIENTE

Ao de la integracin nacional y del reconocimiento de nuestra

diversidad

FACULTAD DE INGENIERIA MECNICA

FISICA III -INFORME N3

TEMA:

CURVAS CARACTERISTICAS VOLTAJE -CORRIENTE

DOCENTE:

VENEGAS, Jos

ALUMNOS:

BUITRN PONTE, Jos Luis 20110047F

MOSQUERA PANDURO, Horacio Arturo 20091053J

ABERGA FARRO, Juan de Dios

SECCIN:C

PERIODO:

2012 - Lima Per


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INDICE

I. RESUMEN 3

II. CUERPO 4

1.1. ANTECEDENTES EXPERIMENTALES 4

1.2. FUNDAMENTO 9

1.3. PARTE EXPERIMENTAL 21

1.3.1. MATERIALES Y EQUIPOS 21

1.3.2. PROCEDIMIENTO 25

1.4. RESULTADOS 27

1.5. DISCUSIN DE RESULTADOS 30

1.6. CONCLUSIONES 31

1.7. SUGERENCIAS 32

1.8. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 33


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I. RESUMENDiversos materiales tienen comportamientos diferentes ante un evento diferente, tal es elcaso de materiales llamados hmicos, los cuales tienen un comportamiento singular anteel paso de la corriente elctrica, dando una relacin constante entre las magnitudescorrientes y diferencia de voltaje. En algunos materiales la resistencia depende de laintensidad de corriente; en ciertos casos la resistencia aumenta con el aumento de la

intensidad de corriente y en otros casos disminuye con el aumento de corriente. Es decir,si se duplica la diferencia de potencial la nueva intensidad de corriente ser menor que eldoble de la original para ciertos materiales y para otros la nueva intensidad de corrienteser mayor que el doble de la corriente original.

El objetivo buscado es el de realizar mediciones de voltaje y corriente a travs dedistintos tipos de materiales, y obtener curvas caractersticas I vs. V. De aqu, estudiar eltipo de relacin entre I y V mediante esto comprobar la ley de Ohm.

Para alcanzar el objetivo deseado se realizar esta experiencia para la cualnecesitaremos el equipo siguiente: un osciloscopio, un generador de funcin, fuente devoltaje constante con varias salidas. El montaje de todos estos equipos forma un sistema

con el cual podemos reconocer diferentes funciones, utilizando corriente continua yalterna.

Palabras claves:

Corriente.Voltaje.Resistencia.


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CURVAS CARACTERISTICAS VOLTAJE-CORRIENTE

1.1. ANTECEDENTES EXPERIMENTALES

FACULTAD: CIENCIAS

CURSO: FSICA GENERAL III

INFORME: LABORATORIO N 4

TITULO: CURVAS CARACTERSTICAS VOLTAJE-CORRIENTE

ALUMNO: Lazo Hoyos Daro Eder 20042198HObjetivo:

Obtener las graficas voltaje-corriente de elementos resistivos y estudiar suscaractersticas.

Materiales:

Una fuente de corriente continua (6V) Un restato para utilizarlo como potencimetro Un ampermetro un voltmetro Una caja con tres elementos para obtener caractersticas y dos resistencias

de valores dados. Ocho cables.

Procedimiento:

1. Identificar las resistencias que se encuentran en el interior de la caja (R1, R2, R3,etc).

2. Armar el circuito como se indica en la figura y regular la fuente para que entregue6v.

3. Girar el potencimetro o restato con el objetivo de que la t5ension de salida esnula.4. Conectar los puntos a y b al foquito con el fin de averiguar el comportamiento de

la resistencia de su filamento.5. Graduar el potencimetro la salida del potencial y as observar y medir la

intensidad de corriente que circula por el filamento del foquito.6. Al realizar el paso 5 anotar los valores obtenidos en la medicin del

amperaje y voltaje, realizar por lo menos 15 anotaciones de datos diferentes.7. Repetir los pasos 4 y 5 con la resistencia de carbn.8. Repetir los pasos 4 y 5 para el diodo, pero teniendo en cuenta de no pasar de

0,9 A (Se estropea el diodo), en este caso obtener los datos del voltaje paracorrientes inferiores a 0,9 A.


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Resultados:

Tabla1: resistencia de tungsteno

Intensidad (A)Margende error

0.01

0.02 1.11 1.05 1.11 1.17 1.25 1.31

Volta je ( V)Margen de

error 0.05

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3


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Tabla2: resistencia de carbono (rojo, negro, rojo, dorado)

Intensidad (A)Margen de

error 0.01

0.01 0.44 0.81 1.26 1.70 2.20

Volta je( V)

Margen deerror

0.05

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Tabla3: resistencia de diodo para un sentido

Intensidad (A)Margen de

error 0.01

0 0.01 0.34 1.57 5.52 2.60

Volta je( V)

Margen deerror

0.05

0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7

Tabla4: resistencia de diodo para el otro sentido

Intensidad (A)Margende error

0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.04 0.06 0.07

Volta je ( V)Margen de

error 0.05

0 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 1 1.5 2 2.5


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Figura 2. Grafica voltaje vs intensidad del tungsteno.

Figura 3. Grafica voltaje vs intensidad del carbn.


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Figura 4. Grafica voltaje vs intensidad del diodo en un sentido.

Figura 5. Grafica voltaje vs intensidad del diodo en el otro sentido.


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Discusiones:

En nuestra figura 2 se observa que hay bastante diferencia entre la resistenciaexperimental y la resistencia medida con el multmetro (observar Tabla1) en el

laboratorio, esto se podra justificar teniendo en cuenta que la resistencia de unconductor depende de diversos factores: tratamientos trmicos sufridos por elconductor, impurezas, presencia de campos magnticos etc.

En concreto, la resistencia en muchos casos vara con la temperatura ,y en nuestrocaso el filamento del foco esta sometido a elevadas temperaturas, dado unconductor longitud L y seccin S, se cumple:

Donde es la resistividad del conductor.Experimentalmente se ha comprobado que la resistividad es una caracterstica delmaterial que vara con la temperatura segn la expresin:

Siendo o la resistividad a una determinada temperatura de referencia T 0; T laresistividad a una temperatura. T grados ms alta que T 0; y a, b, constantescaractersticas del material.

En primera aproximacin, la ecuacin anterior se puede escribir como:

Luego muy posiblemente si se hubiera tomado los valores de temperatura yobteniendo los datos tericos de a, podramos obtener el verdadero valor de laresistencia del foco.

A pesar de que en la figura 3 de la resistencia de carbn no se observa unatendencia o comportamiento lineal por parte de la resistencia el ajuste de curva(promedio de desviaciones) nos proporciona el valor de una resistencia muyaproximada a la resistencia real:

Ajuste de curva: 91,8 Medicin con el multmetro: 99

Luego se le podra considerar a la resistencia de carbono como un conductor hmico a pesar de que al observar su grafica no presenta una tendencia lineal comolas que presentan el foco u otras resistencias que son considerados conductoreshmicos, algo que cabe de destacar de la resistencia de carbono es que adeterminados valores de voltaje mantena la intensidad constante

En la grafica3 aqu ya no se observa una relacin lineal sino una relacin

logartmica, lo que era de esperarse ya que tericamente el diodo presenta larelacin mostrada en el recuadro, se observa que aqu se presenta una relacinexponencial pero de nuestro ajuste de curva obtenido :


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V = 0,0534Ln(I) + 0,8626 sacando exponencial a ambos lados obtendramos unarelacin similar en operadores a la del recuadro.

Resistencia ( ) Error 0,8% +1 Foquito 1,1 1,088

Resistencia de carbn 100 9,00 Diodo 0,459 1,03672

Conclusiones:

Se concluye que los conductores hmicos presentan una grafica que es ajustable auna recta, cuya pendiente, representa el valor de la resistencia equivalente aaquella resistencia por lo que se concluye que aquel conductor que sea hmicoguarda la relacin R=V/I, mientras que aquellos conductores no hmicos se alejande la linealidad por lo que su resistencia es variable y no puede ser calculadadirectamente de una grfica como en el caso de los conductores hmicos.


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1.2. FUNDAMENTO TEORICOVoltaje o Diferencial de potencial

El voltaje, tensin o diferencia de potencial es la presin que ejerce una fuente desuministro de energa elctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas elctricas oelectrones en un circuito elctrico cerrado, para que se establezca el flujo de unacorriente elctrica. A mayor diferencia de potencial o presin que ejerza una fuente deFEM sobre las cargas elctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor ser elvoltaje o tensin existente en el circuito al que corresponda ese conductor. La diferenciade potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulacinde< cargas elctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones

en el polo negativo ( ) < y la acumulacin de cargas elctricas positivas (iones positivoso cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente deFEM.

Corriente elctrica

La corriente elctrica es el flujo de portadores de carga elctrica, normalmente a travsde un cable metlico o cualquier otro conductor elctrico, debido a la diferencia depotencial creada por un generador de corriente. Una corriente elctrica, puesto que setrata de un movimiento de cargas, produce un magntico. En el Sistema Internacional deUnidades, la unidad de medida de la intensidad de corriente elctrica es el amperio, representado con el smbolo A. El aparato utilizado para medir corrientes elctricaspequeas es el galvanmetro. Cuando la intensidad a medir supera el lmite que losgalvanmetros, que por sus caractersticas, aceptan, se utiliza el Ampermetro.

J: Densidad de corriente

N: Vector normal

Figura 1. Diferencial de Potencial
http://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trabajo2.PNGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trabajo2.PNGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Amper%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidadeshttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trabajo2.PNGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trabajo2.PNGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Trabajo2.PNG


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Tipos de corrienteCorriente continaLa corriente continua es el flujo continuo deelectrones a travs de un conductor entre

dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna, en la corrientecontinua las cargas elctricas circulan siempre en la misma direccin (es decir, losterminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunquecomnmente se identifica la corriente contina con la corriente constante (por ejemplo lasuministrada por una batera), es continua toda corriente que mantenga siempre lamisma polaridad.

Corriente Alterna

Se denomina corriente alterna a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccinvaran cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizadaes la de una onda senoidal (grafico 3), puesto que se consigue una transmisin mseficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas deonda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genricamente, la CAse refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sinembargo, las seales de audio y de radio transmitidas por los cables elctricos, sontambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser latransmisin y recuperacin de la informacin codificada (omodulada) sobre la seal dela CA.

Figura 2. Voltaje vs tiempo

(corriente continua)
http://es.wikipedia.org/wiki/Electroneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Polaridadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Audiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tensi%C3%B3n_corriente_continua.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tensi%C3%B3n_corriente_continua.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Cablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Audiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Polaridadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Conductor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroneshttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tensi%C3%B3n_corriente_continua.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Tensi%C3%B3n_corriente_continua.svg


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Resistores

Se denomina resistor al componente electrnico diseado para introducir unaresistencia elctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argotelctrico y electrnico, son conocidos simplemente como resistencias . En otros casos,como en las planchas, calentadores, etc., se emplean resistencias para producir calor aprovechando el Joule. Es un material formado por carbn y otros elementos resistivospara disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente.

TIPOS DE RESISTORESRestato

Es un resistor de resistencia variable. Es por tanto un tipo constructivo concreto depotencimetro (resistencia variable) que recibe comnmente este nombre en vez del depotencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientesmuchsimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.

Los restatos (ver figura 4.) son usados en ingeniera elctrica en tareas tales como elarranque de motores o cualquier tipo de tarea que requiera variacin de resistencia encondiciones de elevada tensin o corriente.

Figura 3. Voltaje vs tiempo(corriente alterna)
http://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Potenci%C3%B3metro_(resistencia_variable)http://es.wikipedia.org/wiki/Resistenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potenci%C3%B3metro_(resistencia_variable)http://es.wikipedia.org/wiki/Resistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svg


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Deduccin de la Ley de ohm

Como ya se destac anteriormente, las evidencias empricas mostraban que (vector densidad de corriente) es directamente proporcional a (vector campo elctrico). Paraescribir sta relacin en forma de ecuacin es necesario agregar una constantearbitraria, que posteriormente se llam factor de conductividad elctrica y que

Como los vectores y son paralelos su producto escalar coincide con el producto desus magnitudes, adems integrando ambos miembros en la longitud del conductor:

:

Donde 1

2representa la diferencia de potencial entre los puntos 1 y 2 , y representa

la Fem; por tanto, podemos escribir:

Donde U 12 representa la cada de potencial entre los puntos 1 y 2 .

Donde representa la conductividad, y su inversa representa la resistividad = 1/

Figura 7. Aplicacin de la Ley de Ohm
http://es.wikipedia.org/wiki/Femhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Femhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPGhttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Resistencialeydeohm.JPG


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Circuitos Paralelo:

Sedefine un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente elctrica se

bifurca en cada nodo. Su caracterstica mas importante es el hecho de que el potencialen cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial.

Donde en general

V1=V2=V3=V4=.V n V= Voltaje de la fuente

I= I1+ I2+ I3+ I4+ ......+I n I=Corriente de la fuente

Circuitos serie:

Se define un circuito serie como aquel circuito en el que la corriente elctrica solo tieneun 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 entodos los puntos del circuito.
http://void%280%29/http://void%280%29/http://void%280%29/http://void%280%29/http://void%280%29/


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Donde Ii es la corriente en la resistencia R i , V el voltaje de la fuente. Aqu observamosque en general:

Un circuito es una red elctrica (interconexin de dos o ms componentes, tales comoresistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) quecontiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes,componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos dedistribucin lineales (lneas de transmisin o cables) pueden analizarse por mtodosalgebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corrientealterna. Un circuito que tiene componentes electrnicos es denominado un circuitoelectrnico.


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1.3. PARTE EXPERIMENTAL

1.3.1. MATERIALES Y EQUIPOSuna fuente de corriente continua (6V)

un restato para utilizarlo como potencimetro

un ampermetro de 0 1 A


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un voltmetro de 0 10 V

una caja con tres elementos para obtener caracterististicas y dosresistencias de valores dados

ocho cables dos hojas de papel milimetrado un osciloscopio de dos canales de 25 MHz, Elenco S1325


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un transformador 220/6V, 60 Hz

1.3.2. PROCEDIMIENTO

Primera parte: Determinacin de las curvas usando voltmetro y ampermetro1. Indique en la caja de cinco elementos, los elementos incgnita cuyas caractersticas

no s proponemos investigar: E1, E2, E3. observe tambin que hay una resistencia de1 y una de 100 . En esta primera parte solo se usaran E1, E2, E3.

2. Arme el circuito como se muestra en la figura 1 y regule la fuente para que entregue6V

3. Gire el cursor del potencimetro a fin de que la tensin de salida sea nula.

4. Conecte los puntos a y b a la lmpara E1 a fin de averiguar el comportamiento de laresistencia de su filamento.

5. Vari el cursor del restato para medir la intensidad de corriente que circula por elfilamento del foco cuando la diferencia de potencial es de 1 voltio.

6. Mida el valor de la corriente cuando la diferencia de potencial es 2, 3, 4, 5 y 6 V7. Repetir los pasos 4, 5 y 6 par ala resistencia del carbn E28. Repita los pasos 4, 5 y 6 para el diodo E3 pero teniendo cuidado de no pasar de

0.9A, obtenga los datos de voltaje para corrientes de 0.0; 0.1; 0.2 ,..0.9.

Segunda parte: observacin de las curvas caractersticas I vs. V usando elosciloscopio.

9. Usando el transformador 220/6V, ensamble el circuito, en este caso R es laresistencia conocida de 1 . Coloque 21 del osciloscopio en CHA para observar la

independencia respecto del tiempo del voltaje a travs del filamento del foco.

Coloque el control 21 en CHB para observar la dependencia de la corriente a travsdel filamento del foco.


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10. Use el osciloscopio en el modo XY, es decir control 30 en la posicin adentro, 24en CHA y 21 en CHB. El control 16 debe estar en posicin afuera observara ladependencia 1 vs. V para el filamento del foco.

11. Monte el circuito de la figura mostrada para estudiar la curva caracterstica I vs. Vde la resistencia de carbn .En este circuito R es el elemento E2.

12. Establezca el circuito de la figura mostrada para estudiar la curva caracterstica I vs.V de un diodo de unin E3.


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1.4. RESULTADOS

Tabla 5: resistencia del foco (E1)

Intensidad 0.11 0.18 0.16 0.2 0.23 0.26 0.29Voltaje 1 1.5 2 3 4 5 6

Tabla 6: resistencia del carbn 47 (E3)

Intensidad 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.13Voltaje 1 2 3 4 5 6

Tabla 7: resistencia de 100 (E2)

Intensidad 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06Voltaje 1 2 3 4 5 6

1.5. DISCUSIN DE RESULTADOS

1. Grafique I=f(V) con los valores obtenidos en las tablas


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Grfico N 01: V vs I EN UN FILAMENTO DE UN FOCO (E1)

Grfico N 02: V vs I EN UNA RESISTEMCIOA DE CARBN (E2)

Grfico N 03: I vs A EN UN DIODO (E3)

0.1

0.140.15

0.17 0.180.19

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

C o r r

i e n

t e ( I )

Voltaje (V)

0.0050.01

0.0150.02

0.0250.03

0.0350.04

0.0450.05

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0 1 2 3 4 5 6

C o r r

i e n

t e ( I )

Voltaje (V)


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