INFORME N1

FISICA III

INDICE

I. RESUMEN 3

1. FUNDAMENTO 4

2. PARTE EXPERIMENTAL 11

3. MATERIALES Y EQUIPOS 11

4. CUERPO PARTE EXPERIMENTAL 14

5. PROCEDIMIENTO 15

6. CALCULOS Y RESULTADOS 17

7. CONCLUSIONES 20

8. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS 21

9. HOJA DE LABORATORIO 22

I. RESUMENDiversos materiales tienen comportamientos diferentes ante un evento diferente, tal es el caso de materiales llamados hmicos, los cuales tienen un comportamiento singular ante el paso de la corriente elctrica, dando una relacin constante entre las magnitudes corrientes y diferencia de voltaje. En algunos materiales la resistencia depende de la intensidad 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 el doble de la original para ciertos materiales y para otros la nueva intensidad de corriente ser mayor que el doble de la corriente original.

El objetivo buscado es el de realizar mediciones de voltaje y corriente a travs de distintos tipos de materiales, y obtener curvas caractersticas I vs. V. De aqu, estudiar el tipo de relacin entre I y V mediante esto comprobar la ley de Ohm.Para alcanzar el objetivo deseado se realizar esta experiencia para la cual necesitaremos el equipo siguiente: un osciloscopio, un generador de funcin, fuente de voltaje constante con varias salidas. El montaje de todos estos equipos forma un sistema con el cual podemos reconocer diferentes funciones, utilizando corriente continua y alterna.

Palabras claves:

Corriente. Voltaje. Resistencia.

1.FUNDAMENTO TEORICOVoltaje o Diferencial de potencialEl voltaje, tensin o diferencia de potencial es la presin que ejerce una fuente de suministro de energa elctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas elctricas o electrones en un circuito elctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente elctrica. A mayor diferencia de potencial o presin que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas elctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor ser el voltaje o tensin existente en el circuito al que corresponda ese conductor. La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulacin de< cargas elctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo () < y la acumulacin de cargas elctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.

Figura 1. Diferencial de Potencial

Corriente elctricaLa corriente elctrica es el flujo de portadores de carga elctrica, normalmente a travs de un cable metlico o cualquier otro conductor elctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente. Una corriente elctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un magntico. En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de la intensidad de corriente elctrica es el amperio, representado con el smbolo A. El aparato utilizado para medir corrientes elctricas pequeas es el galvanmetro. Cuando la intensidad a medir supera el lmite que los galvanmetros, que por sus caractersticas, aceptan, se utiliza el Ampermetro. J: Densidad de corriente

N: Vector normal

Tipos de corriente Corriente contina La corriente continua es el flujo continuo de electrones a travs de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna, en la corriente continua las cargas elctricas circulan siempre en la misma direccin (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos). Aunque comnmente se identifica la corriente contina con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batera), es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad.

Figura 2. Voltaje vs tiempo (corriente continua)

Corriente Alterna

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

Figura 3. Voltaje vs tiempo (corriente alterna)

Resistores Se denomina resistor al componente electrnico diseado para introducir una resistencia elctrica determinada entre dos puntos de un circuito. En el propio argot elctrico 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 resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente.

TIPOS DE RESISTORES RestatoEs un resistor de resistencia variable. Es por tanto un tipo constructivo concreto de potencimetro (resistencia variable) que recibe comnmente este nombre en vez del de potencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientes muchsimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.Los restatos (ver figura 4.) son usados en ingeniera elctrica en tareas tales como el arranque de motores o cualquier tipo de tarea que requiera variacin de resistencia en condiciones de elevada tensin o corriente. Resistores de CarbnLos resistores de carbn (ver figura 5.) estn construidos con carbn o grafito y son los ms utilizados. Hay dos tipos de resistores de carbn, los resistores aglomerados y resistores de capa de carbn, que se describen a continuacin. Resistores aglomerados. Los resistores aglomerados se construyen en forma de barra cilndrica con una mezcla homognea de grafito o carbn y resina aglomerante en proporciones adecuadas para obtener una determinada gama de resistencias. En los extremos de la barra se montan a presin unos casquillos a los cuales se sueldan los terminales. El conjunto se recubre con una resina o se plastifica. Sus principales caractersticas son: Robustez mecnica y elctrica. Elevado nivel de ruido. Bajo coeficiente de temperatura. Resistores de capa de carbn

Figura 4. RestatoFigura 5. Resistor de carbn

Ley de Ohm La ley de Ohm relaciona el valor de la resistencia de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos. En el grfico vemos un circuito con una resistencia y una pila. Observamos un ampermetro que nos medir la intensidad de corriente, I. El voltaje que proporciona la pila V, expresado en voltios, esta intensidad de corriente, medido en amperios, y el valor de la resistencia en ohmios, se relacionan por la ley de Ohm, que aparece en el centro del circuito. La ley de ohm est dada por la siguiente frmula: 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). Para escribir sta relacin en forma de ecuacin es necesario agregar una constante arbitraria, que posteriormente se llam factor de conductividad elctrica y que

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

:

Donde 1 2 representa la diferencia de potencial entre los puntos 1 y 2, y representa la Fem; por tanto, podemos escribir:

Donde U12 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

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 potencial en cada elemento del circuito tienen la misma diferencia de potencial. Donde en general V1=V2=V3=V4=.Vn V= Voltaje de la fuente I= I1+ I2+ I3+ I4+ ......+In I=Corriente de la fuente

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:

Un circuito es una red elctrica (interconexin de dos o ms componentes, tales como resistencias, inductores, condensadores, fuentes, interruptores y semiconductores) que contiene al menos una trayectoria cerrada. Los circuitos que contienen solo fuentes, componentes lineales (resistores, condensadores, inductores), y elementos de distribucin lineales (lneas de transmisin o cables) pueden analizarse por mtodos algebraicos para determinar su comportamiento en corriente directa o en corriente alterna. Un circuito que tiene componentes electrnicos es denominado un circuito electrnico.

1.2. PARTE EXPERIMENTAL

1.2.1. MATERIALES Y EQUIPOS

una fuente de corriente continua (6V)

un restato para utilizarlo como potencimetro

un ampermetro de 0 1 A

un voltmetro de 0 10 V

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

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

un transformador 220/6V, 60 Hz

CURVAS CARACTERISTICAS VOLTAJE-CORRIENTE

1.1. ANTECEDENTES EXPERIMENTALESObjetivos Obtener las graficas voltaje-corriente de elementos resistivos y estudiar sus caractersticas.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.CIRCUITO

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 de 1 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 entregue 6V3. 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 la resistencia de su filamento.5. Vari el cursor del restato para medir la intensidad de corriente que circula por el filamento 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 el osciloscopio.9. Usando el transformador 220/6V, ensamble el circuito, en este caso R es la resistencia 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 travs del filamento del foco.

10. Use el osciloscopio en el modo XY, es decir control 30 en la posicin adentro, 24 en CHA y 21 en CHB. El control 16 debe estar en posicin afuera observara la dependencia 1 vs. V para el filamento del foco.11. Monte el circuito de la figura mostrada para estudiar la curva caracterstica I vs. V de 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.

RESULTADOS

Tabla 5: resistencia del foco (E1)

Intensidad0.110.180.160.20.230.260.29

Voltaje11.523456

Tabla 6: resistencia del carbn 47 (E3)

Intensidad0.020.040.060.080.10.13

Voltaje123456

Tabla 7: resistencia de 100 (E2)

Intensidad0.010.020.030.040.050.06

Voltaje123456

DISCUSIN DE RESULTADOS

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

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)

2. En cul de los elementos se cumple la ley de Ohm y en cules no? Explique su respuesta De acuerdo con los resultados de nuestro experimento, y con la ayuda de los grficos y la frmula aproximada obtenida, el nico elemento que cumple con la ley de Ohm es el de la resistencia de carbn (E2), ya que como vemos, el voltaje depende linealmente de la corriente que pasa por este elemento, es decir, el grafico de de V vs I es una lnea recta (casi perfecta) con una pendiente positiva. Los otros dos elementos, el filamento del foco (E1) y el diodo (E3), no presentan un comportamiento similar al de la resistencia de carbn, ya que sus curvas no son unas rectas, esto quiere decir que el voltaje no depende linealmente de la corriente. En el diodo se ve ms bien un comportamiento exponencial.

3. Para una diferencia de 0.8V, halle las resistencias de los tres elementos. Segn las formulas halladas en los grficos tenemos:E1:

E2:

E3:(La ltima parte se asemeja a una cuadrtica as que asumimos)

CONCLUSIONES

Tanto E1 , E2 y E3 son materiales ohmmicos . El diodo rectificador aparte de estar diseado para dejar circular corriente en un solo sentido , tambin limita totalmente el paso de corriente para un determinado valor de voltaje . El osciloscopio resulta de gran utilidad porque nos permite visualizar directamente las curvas caractersticas de los materiales . Aunque que nuestro error experimental si es considerable , podemos garantizar que : RE1 = 2.3 Ohm

RE2 = 47.8 Ohm

RE3 = 110.8 Ohm

Dependiendo de la forma en que se conecta una resistencia variable , esta se puede usar como potencimetro o restato .

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Halliday/Resnick - Fsica, tomo II, pp. 125,126. 2006 I.V.Saveliev Curso de Fsica General (Tomo 2) Pg. 29 - 30 Primera [ 2] Garca Villarreal , Jos ; Garca Villarreal , Juan : DISPOSITIVOS Y COMPONENTES ELECTRNICOS . vol I : Lima : Consorcio integrado de electrnica e informtica CIEI .1992 Paginas : 5-6-7-8.

FIMPgina 2