LABORATORIO #7 / FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA / UFPS

LABORATORIO N° 7

LEY DE OHM

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍA – PLAN DE ESTUDIO DE INGENIERÍA CIVIL

INGENIERÍA CIVIL.

CUCUTA

2016

  

RESUMEN

En este laboratorio se verá teóricamente que es la ley de Ohm y sus características y a través de la practica podremos también ver como sus fundamentos están presentes en la realidad.

Se utilizarán resistores a los que se le aplicarán una diferencia de potencial entre sus extremos y gracias a la ley de Ohm veremos las relaciones que se generan entre resistencia (R), tensión/voltaje (V) y corriente (I).

Además, se identificarán cuáles de los elementos estudiados es un elemento óhmico y cuáles no, algo que ya en el marco teórico se dejara bien claro la diferencia entre ellos.

Por último, esta práctica nos servirá para conocer otro método con el cual se puede calcular la resistencia de un conductor, a diferencia de los ya vistos en la práctica del primer laboratorio.

OBJETIVOS

Objetivo General:

Determinar la relación entre voltaje y corriente para diferentes resistencias

Objetivos específicos

1.    Determinar el valor de la resistencia eléctrica de un conductor mediante la relación Voltaje-Corriente.

2.    Comprobar experimentalmente que no todos los materiales son óhmicos.

DESARROLLO TEÓRICO

La ley de Ohm establece que, a una temperatura dada, existe una proporcionalidad directa entre la diferencia de potencial que se aplica entre los extremos de un conductor y la intensidad de la corriente que circula por él. Esta constante de proporcionalidad se denomina resistencia eléctrica. La relación matemática que expresa esta ley fue establecida por Georg Simon Ohm en 1827 y la podemos escribir como:

R = V / I 

Al estudiar los circuitos eléctricos utilizará esta ecuación una y otra vez. Con este resultado se observa que la resistencia tiene unidades del SI de volts por ampere. Un volt por ampere se define como un ohm (Ω):

1Ω ≡ 1 V/A

Esta expresión indica que si una diferencia de potencial de 1V a través de un conductor

origina una corriente de 1A, la resistencia del conductor será de 1Ω. Por ejemplo, si un

aparato doméstico conectado a una fuente de 120 V de diferencia de potencial conduce una corriente de 6A, su resistencia es de 20Ω.

La mayoría de los circuitos eléctricos usan elementos llamados resistores para controlar la corriente en las diferentes partes del circuito. Aparte de esta forma de cálculo de la resistencia, también se puede calcular la resistencia a través del multímetro o manualmente de acuerdo a los códigos de colores que presentan los resistores (Este fue tema visto en el primer laboratorio: “Mediciones eléctricas.”)

Aquellos materiales que obedecen la ley de Ohm se denominan “conductores óhmicos” o “conductores lineales”, en caso contrario el conductor se denomina no lineal.

Para verificar que se trata de un material óhmico, debemos comprobar que la relación entre la diferencia de potencial entre sus extremos y la intensidad que lo atraviesa permanece “constante” cuando cambiamos dicha intensidad mediante una resistencia variable o reóstato.

DETALLES EXPERIMENTALES

Para la adquisición de los datos experimentales en este laboratorio no se tuvo mayor complejidad.

Una vez contado con el montaje de los implementos, simplemente se procedió a encender la fuente y seleccionar correctamente el resistor para la tabla 1. Después mediante el programa Mesure en el ordenador, se configuro el método de recolección de datos y se procedió a tomar medidas, después de tener doce de ellas, se detuvo el proceso de recolección de datos y se anotaron las medidas tomadas.

Después de terminar con la recolección de datos, se removió el resistor utilizado y se colocó otro para proceder a repetir el proceso.

Es de señalar que se trabajó con tres resistores y una pequeña bombilla, donde el tamaño de paso en mV para los resistores fue de 600, mientras que para la bombilla fue de 200.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Tabla 1.

R₁ = 100Ω / 1W

V (Voltaje) U/mV	I (Corriente) I/mA	P (Potencia) P/
0	0.28	0.00
600	5.99	3.59
1800	17.20	30.96
2400	22.91	54.98
3000	28.51	85.54
3600	34.12	122.82
4800	45.43	218.07
5400	51.25	276.73
6000	56.85	341.10
6600	62.56	412.90
7800	73.98	577.05
8400	79.69	669.40

Tabla 2.

R₂ = 220Ω / 1W

V (Voltaje) U/mV	I (Corriente) I/mA	P (Potencia) P/
0	0.17	0.00
600	2.82	1.69
1800	8.00	14.40
2400	10.54	25.29
3000	13.18	39.54
3600	15.82	59.96
4800	21.00	100.82
5400	23.54	127.13
6000	26.19	157.11
6600	28.83	190.27
7800	34.12	266.11
8400	36.76	308.78

Tabla 3.

R₂ = 330Ω / 1W

V (Voltaje) U/mV	I (Corriente) I/mA	P (Potencia) P/
0	0.17	0.00
600	1.97	1.18
1800	5.57	10.02
2400	7.36	17.67
3000	9.06	27.17
3600	10.85	39.07
4800	14.45	69.35
5400	16.14	87.16
6000	18.04	108.26
6600	19.84	130.95
7800	23.44	182.80
8400	25.34	212.85

Tabla 4.

Bombillo

V (Voltaje) U/mV	I (Corriente) I/mA	P (Potencia) P/
0	1.44	0.00
200	15.82	3.16
600	25.34	15.20
800	24.71	19.76
1000	25.13	25.13
1200	26.82	32.18
1600	30.42	48.66
1800	32.42	58.36
2000	34.22	68.44
2200	36.13	79.48
2600	39.61	103.00
2800	41.20	115.36

PROCESAMIENTO DE DATOS

Análisis:

1.     En el mismo sistema cartesiano, grafique la relación V contra I para las tres resistencias óhmicas, con base en las tablas 1, 2, 3. ¿Qué tipo de relación tienen?

Se podría decir que se tiene una relación directamente proporcional ya que la corriente aumenta a medida que aumenta el voltaje aplicado, sin embargo, ese aumento no se da en igual proporción para todos.

2.    Calcule la pendiente para cada una de estas gráficas. ¿Qué representa cada una de ellas?

-       Pendiente de la tabla 1:

-       Pendiente de la tabla 2:

-       Pendiente de la tabla 3:

La pendiente de cada una de las tablas nos representa en cierta forma la resistencia de cada uno de los resistores utilizados: donde a mayor pendiente, menor va a ser la resistencia presente y mayor el paso de corriente por los resistores, bien se puede ver reflejado esto en la gráfica de la primera tabla donde la resistencia es de 100Ω y la pendiente es mayor que en la gráfica de la última tabla donde la resistencia es de 330Ω.

3.    Grafique la relación V contra I para el bombillo con los datos de la tabla 4. ¿La relación es lineal? Explique.

No es una relación lineal, porque no se satisface la ley de Ohm, es decir, su resistencia (V/I) no es constante con voltajes y corrientes diferentes.

4.    ¿Qué son elementos Óhmicos y no Óhmicos? Explique cuáles de los elementos estudiados cumplen con estas características.

Se les denominan elementos óhmicos a aquellos en los que existe una relación lineal entre el voltaje que se le aplica y la corriente que lo atraviesa, es decir, en los que la razón V/I permanece constante para diferentes valores de V y de I.

Los elementos no óhmicos son aquellos en los cuales existe una relación no lineal entre el voltaje aplicado sobre ellos y la corriente que los atraviesa. En otras palabras, la razón V/I (equivalente a la resistencia en la ley de Ohm) no permanece constante para diferentes valores de V y de I.

Un ejemplo de elementos óhmicos son los primeros tres resistores medidos, cuyos datos están consignados en la tabla 1, 2 y 3. Y la gráfica en la respuesta de la pregunta número 1.

Un ejemplo de elementos no óhmicos es el bombillo medid, cuyos datos están consignados en la tabla número 4 y la gráfica se encuentra en la pregunta número 3.

5.    ¿Cómo haría para determinar la resistencia de un conductor, que al ser medida utilizando el multímetro en su escala más baja, marca cero?

Procedería primero a aplicarle una tensión a los extremos del conductor, y después mediría la corriente que lo atraviesa, después de tener estos datos y según la ley de Ohm, la resistencia sería igual a la cantidad de voltaje (tensión aplicada) dividido entre la cantidad de corriente que atraviesa el conductor.

CONCLUSIONES

Este blog se reserva el material intelectual de esta sección.

  

BIBLIOGRAFIA

                                                                                 

Cecilio Mendoza Reyes. Guías de laboratorio de física 1 (Mecánica). Incertidumbre de mediciones. 2015.  5-9

Física para ciencias e ingeniería con física moderna. Volumen 2, séptima edición.

Serway - Jewett

Información recolectada de páginas Web

Ley de Ohm

http://www.ual.es/~mjgarcia/leydeOhm.pdf

Elementos óhmicos y no óhmicos

http://arfiexp.tripod.com/guia5.PDF