Informe Ley De Ohm.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA – ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA FÍSICA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO– PRÁCTICAS INFORME: LEY DE OHM

GRUPO

:

10

PRESENTADO POR

:

-CONDORI ANCCO, OSCAR FRANCO -CORNEJO MANRIQUE, DIEGO ALONSO -HUMPIRE MACHACCA, JOSÉ FRANCO -MAMANI RAMOS, DIEGO ENRIQUE -QUISPE GUTIERREZ, ERICK MARTINS

FECHA DE ENTREGA

:

20-10-2017

AREQUIPA-PERÚ 1

ÍNDICE:

1.- OBJETIVOS-------------------------------------------------------------------------------3 2.- INTRODUCCIÓN------------------------------------------------------------------------3 3.- ESQUEMA-------------------------------------------------------------------------------4 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL-------------------------------------------------4 5.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES-------------------------------------------6 6.- COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS-----------------------------7 7.- CONCLUSIONES------------------------------------------------------------------------8 8.- BIBLIOGRAFÍA--------------------------------------------------------------------------9 9.- CUESTIONARIO FINAL----------------------------------------------------------------9 10.- ANEXOS-------------------------------------------------------------------------------11

2

1.- OBJETIVOS: A. Establecer experimentalmente la ley de Ohm. B. Establecer experimentalmente los materiales Óhmicos y No-Óhmicos.

2.- INTRODUCCIÓN: Un conductor es un material en el cual algunas de las partículas cargadas se pueden mover libremente; estas partículas son los portadores de carga del conductor. Por ejemplo, podemos pensar en un metal como una estructura de iones positivos localizados en posiciones de red fijas y entre éstos se distribuyen los electrones libres. La carga del conjunto de los electrones libres es igual y opuesta a la carga del conjunto de los iones, resultando un material neutro. Los electrones libres pueden moverse entre la red de iones, y constituyen los portadores de carga de un metal. La corriente eléctrica caracteriza la carga que fluye a través de un circuito:

(1)

El sentido de la corriente corresponde con la dirección de la velocidad de arrastre Vd de los portadores de carga positivos. La densidad de corriente j describe el flujo de carga en un punto interior de un medio conductor:

(2)

Si j es uniforme, su módulo viene dado por:

(3)

La ley de Ohm establece que:

(4)

3

3.- ESQUEMA:

Figura 1

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 4.1 Resistencia de prueba.1. Instalar el equipo como muestra el esquema (Figura 1).

Circuito Armado 4.1 – Figura 2 2. Utilizar la salida de corriente de continua, cierre el interruptor. 3. Con la ayuda del regulador de la fuente establezca los valores para el voltaje de salida. 4. Establecer quince (15) valores para la intensidad de corriente (I) y la diferencia de potencial (V), en orden creciente. 5. Registre sus valores obtenidos del voltaje (V) y la intensidad de corriente (I), en la TABLA 1. 4

TABLA 1. Lectura

Voltaje (V)

Intensidad (A)

Resistencia (Ri)

(Ri – Rprom.) (Ω)

(Ri – Rprom.)² (Ω)²

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1,55 2,03 2,53 3,03 3,50 4,07 4,50 5,00 5,53 6,02 6,51 7,02 7,51 8,00 9,00

15,3 x 10⁻³ 20,1 x 10⁻³ 25,1 x 10⁻³ 30,1 x 10⁻³ 34,7 x 10⁻³ 40,5 x 10⁻³ 44,7 x 10⁻³ 49,7 x 10⁻³ 55,1 x 10⁻³ 60,1 x 10⁻³ 64,8 x 10⁻³ 70,1 x 10⁻³ 75,3 x 10⁻³ 80,2 x 10⁻³ 90,3 x 10⁻³

101,307

0,862

0,7423

100,995

0,549

0,3018

100,797

0,351

0,1233

100,664

0,219

0,0479

100,865

0,419

0,1755

100,494

0,048

0,0023

100,671

0,226

0,0509

100,604

0,158

0,0250

100,363

-0,080

0,0068

100,166

-0,280

0,0780

100,463

0,017

0,0003

100,143

-0,300

0,0918

99,7344

-0,710

0,5058

99,7506

-0,700

0,4830

99,6678

-0,780

0,6051

Suma

1506,68

0

3,2398

Promedio Rprom. (Ω)

100,446

4.2 Lámpara de prueba.1. Cambiar la resistencia de 100 Ω por una lámpara de 12 V y repetir los pasos 2, 3, 4 y 5 de 4.1 del procedimiento experimental. (El regulador de la fuente debe estar en su valor mínimo).

Circuito Armado 4.2 – Figura 3 5

2. Registre sus valores obtenidos del voltaje (V) y la intensidad de la corriente (I), en la TABLA 2. TABLA 2. Lectura

Voltaje (V)

Intensidad (A)

Resistencia (Ω)

1

1,5

68,0 x 10⁻³

22,06

2

2,0

80,0 x 10⁻³

25,00

3

2,5

91,2 x 10⁻³

27,41

4

3,0

99,9 x 10⁻³

30,03

5

3,5

111,2 x 10⁻³

31,47

6

4,0

120,0 x 10⁻³

33,33

7

4,5

128,1 x 10⁻³

35,13

8

5,0

137,2 x 10⁻³

36,44

9

5,5

144,7 x 10⁻³

38,01

10

6,0

152,1 x 10⁻³

39,45

11

6,5

161,3 x 10⁻³

40,30

12

7,0

168,0 x 10⁻³

41,67

13

7,5

174,6 x 10⁻³

42,96

14

8,0

181,4 x 10⁻³

44,10

15

9,0

194,2 x 10⁻³

46,34

5.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES: 5.1 1. Calcule los valores de la resistencia (R), utilizando la ley de Ohm; para la resistencia de prueba. (Utilice la TABLA 1) 2. Graficar en papel milimetrado con una escala apropiada, los valores de la intensidad de corriente (I) en función del voltaje (V). I = f(V). (Gráfica 01). ¿Qué representa la pendiente?

6

3. Utilizando una estimación de carácter interna. Determine el valor más probable (Promedio aritmético) e incertidumbre (Desviación estándar) de la resistencia.

5.2 1. Calcule los valores para la resistencia (R) de la lámpara. (TABLA 2) 2. Graficar en papel milimetrado con una escala apropiada la intensidad de corriente (I) en función del voltaje (V). (Gráfica 02). 3. ¿Qué comportamiento tiene la Gráfica 02? Explique.

6.- COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS: 1. Comparar el valor experimental obtenido con la estimación interna y el valor nominal de la resistencia de prueba. ¿Qué concluye? Explique.

7

2. Utilizando la Gráfica 01 establezca la pendiente y calcule el valor de la resistencia.

3. Compare con el valor nominal de la resistencia de prueba considerando su tolerancia. ¿Qué concluye? Explique.

7.- CONCLUSIONES:  En el experimento, se comprobó que la Intensidad es directamente proporcional al Voltaje, es decir, a mayor Voltaje, mayor Intensidad.  Podemos concluir que la resistencia de prueba, es un material ohmico, ya que obedece la ley de Ohm; mientras que la lámpara de prueba es un material no ohmico.  Para materiales no ohmicos la resistencia no es constante.

8

 Se cometieron pocos errores en la toma de datos y los cálculos, por lo que la Gráfica 01 nos muestra el valor real de la resistencia con la que trabajamos.

8.- BIBLIOGRAFÍA: http://endrino.pntic.mec.es/jhem0027/electrotecnia/leyohmca.htm https://es.wikipedia.org/wiki/Resistividad http://definiciaisla.blogspot.pe/2009/05/3-conductividad-resistividad.html http://spanish.amadamiyachi.com/glossary/glosselectricalresistivity

9.- CUESTIONARIO FINAL: 1. La ley de Ohm es aplicable para circuitos con corriente alterna (A.C.). Justifique su respuesta. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos eléctricos, tanto de la corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de corriente alterna deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias. 2. ¿La resistencia varía con la temperatura? Explique. La resistividad de cualquier metal depende de la temperatura. Excepto a temperaturas demasiado bajas, la resistividad varía casi linealmente con la temperatura. Existen muchos metales para los cuales la resistividad es cero por debajo de cierta temperatura, denominada temperatura crítica. A temperatura ambiente, los mejores conductores ofrecen una resistencia muy baja al paso de la corriente y los mejores aislantes ofrecen una resistencia alta. Todos los elementos conductores de corriente eléctrica sufren una alteración en su composición molecular con los cambios de temperatura. Esta condición natural que poseen los elementos cambia la resistencia ohmica de los materiales, razón por la cual los valores establecidos por los diferentes fabricantes están determinados para una temperatura de 20 grados centígrados. En consecuencia, para los lugares donde la temperatura ambiente sea diferente de 20 grados es importante realizar los ajustes correspondientes, aplicando ésta expresión:

(5)

9

Donde: Ro = Resistencia a 20º. Rm = Resistencia medida. T = Temperatura del medio ambiente. i = Variación de la temperatura. De esta expresión matemática podemos determinar que, cuando aumenta la temperatura, aumenta también la resistencia del conductor; y, si en caso contrario, disminuye la temperatura, disminuye la resistencia del conductor. 3. ¿Qué es la resistividad de un material? Explique. Todas las sustancias se oponen en mayor o menor grado al paso de la corriente eléctrica, esta oposición es a la que llamamos resistencia eléctrica. Los materiales buenos conductores de la electricidad tienen una resistencia eléctrica muy baja, los aisladores tienen una resistencia muy alta. Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m, a veces también en Ω·mm²/m). Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor. Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura. 4. ¿Por qué un “buen” conductor eléctrico, también podría ser un “buen” conductor térmico? Explique. Porque las propiedades de un conductor eléctrico son favorables también para la conducción térmica. Podemos afirmar que todos los buenos conductores eléctricos, son también buenos conductores térmicos.

10

5. Como es el comportamiento de la gráfica I = f(V) en un semiconductor con polarización directa y polarización inversa cuando existe una diferencia de potencial en ella. Explique si es un material Óhmico.

10.- ANEXOS: Gráfica 01 Intensidad de Corriente (I x 10⁻³)

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0

1

2

3

4

5

Voltaje (V)

11

6

7

8

9

10

Gráfica 02 Intensidad de Corriente (I x 10⁻³)

250

200

150

100

50

0 0

1

2

3

4

5

Voltaje (V)

12

6

7

8

9

10