Informes De Laboratorio Osly.docx

INFORMES DE LABORATORIO FISICA II

- 1650852 OSLEY YERALDINE PORTILLA ESTUPIÑAN - 1611179

PRESENTADO A: MARCO FERNANDO CELY CELY

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER INGENIERIA BIOTECNOLOGICA 2018

MEDICIONES ELECTRICAS

DATOS OBTENIDOS Circuito fig.4 V Escala max de 1000 v 1 Escala de 200 v 11,90 Escala de 20 v 11,8 Escala de 2 v 0,001 Tabla 3. Medida de voltaje en resistencia R1

Circuito de fig.6 I Escala max de 20 A 0.03 Escala de 200 Ma 18,0 Tabla 5. Medida de Corriente

Circuito fig.5 V Voltaje en R1=V1 5,6 Voltaje en R2=V2 5,4 V equivalente =Veq 11,2 V1 +V2 = 11,0 Tabla 4. Medida de V en resistencias Circuito de fig.7 I Configuración izquierda 20.5 Configuración centro 28,0 Configuración derecha 27,9 Tabla 6. Medida de corriente

PRIMERA PARTE. A- CODIGO DE COLORES

Colores de resistencias Rojo-marrón-amarillo-oro Azul-verde-marrón-plata

Valor Colores de resistencias valor 4 Marrón-negro-marrón-oro 21 x 10 ± 5% 10 x 101 ± 5% Rojo-naranja-verde-sin color 23 x 105 ± 20% 65 x 101 ± 10% Marrón-negro-oro-oro Rojo-rojo-verde-plata 10 x 10−1 ± 22 x 105 ± 5% 10% 3 Marrón-marrón-naranja-oro 11 x 10 ± 5% Naranja-blanco-rojo-oro 39 x 102 ± 5% 4 Verde-azul-amarillo-sin color Naranja-naranja-verde-plata 33 x 1 ± 10% 56 x 10 ± 5% Rojo-negro-oro-oro Verde-azul-marrón-sin color 56 x 101 ± 20% 20 x 10−1 ± 5% Naranja-naranja-naranja-oro Marrón-marrón-marrón-oro 33 x 103 ± 11 x 101 ± 5% 5% Marrón-rojo-oro-plata Rojo-marrón-marrón-plata 12 x 10−1 ± 21 x 101 ± 10% 5% Marrón-rojo-rojo-oro Rojo-rojo-marrón-oro 12 x 102 ± 22 x 101 ± 5% 5% Marrón-negro-rojo-oro Rojo-marrón-verde-plata 10 x 102 ± 5% 21 x 105 ± 10% Tabla 1. Código de colores

B – MEDICION DIRECTA DE LA RESISTENCIA

RESISTOR

R1

R2

R3

Escala 2 M Ω Escala 20 K Ω Escala 2 K Ω Escala 200 Ω Valor De Resistencia

0,004 4,82 1, 1 4,82

0,002 2,69 1 1 2,69

0,001 10,00 1 1 10,00

Tabla 2. Medida de R con multimetro

COLORES

VALOR TEORICO

VALOR MEDIDO

Amarillo, violeta, rojo, sin color R1

47 x 102 ± 20 Ω

4,82K

Naranja, violeta, rojo, sin color R2

37 x 102 ± 20 Ω

2,69K

Marrón, negro, naranja, sin color R3

10 x 103 ± 20 Ω

10,00K

Tabla 3. Comparación de valores de resistencia

ANALISIS DE RESULTADOS 1. Cuándo Usted ensaya el multímetro uniendo las puntas de prueba entre sí. ¿Qué lectura ofrece el instrumento cuando sus puntas están en contacto? RTA// El multímetro tendrá una resistencia mínima entre sus puntos (casi cero) y nos da un mensaje de sonido. 2. ¿Cuál debe ser el criterio para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir una resistencia? RTA// Para escoger la escala más apropiada se debe mirar que esta escala sea capaz de medirla mayor cantidad de resistencias posibles o si es mejor todas, en este caso, la escala de20 K Ω nos permitió medir el valor de todas las resistencias con las que se midieron. 3. ¿Qué ocurre cuando se mide continuidad y uno de los cables está roto? RTA//

No se realizo continuidad en la práctica. 4. ¿Los seres humanos tienen resistencia eléctrica? Explique RTA// Los seres humanos si tienen una resistencia eléctrica. El cuerpo humano presenta una resistencia al paso de la corriente eléctrica normalmente elevada, aunque esta depende de varios factores sobre todo del estado de la piel; así, una piel seca ofrecerá alta resistencia, mientras que una piel húmeda ofrece baja resistencia; la piel herida también ofrece baja resistencia permitiendo quela corriente fluya fácilmente por el torrente sanguíneo y los otros tejidos orgánicos. La resistencia varía de acuerdo al nivel de tensión y el estado de la piel, por ejemplo: para una piel seca y a una tensión de 100 voltios se tiene una resistencia de 3000ohmios, mientras que para la misma tensión y una piel mojada la resistencia será de800 ohmios; nótese que para una piel húmeda, a una tensión de 100 voltios se tendrá una resistencia de 1750 ohmios y para el mismo estado de la piel y una tensión de 200voltios, se tendrá una resistencia de 1400 ohmios. La resistencia del cuerpo también depende de otros factores, tales como: Del estado anímico de la persona: mal estado de ánimo la resistencia baja, si la persona está bajo los efectos del alcohol la resistencia baja y si la persona tiene guayabo la resistencia baja.

5. ¿Qué puede concluir de los valores de voltaje V1 y V2 comparados con Veq de la tabla 3? RTA// El Veq es el mismo voltaje de la fuente, como hay dos resistencias en serie, la sumatoria del voltaje que produce cada una de las resistencias es igual al voltaje de la fuente o resistencia equivalente.

6. ¿La corriente I que circula por un circuito depende del voltaje aplicado? RTA// A intensidad del flujo de los electrones de una corriente eléctrica que circula por un circuito cerrado depende fundamentalmente de la tensión o voltaje (V) que se aplique y de la resistencia (R) en ohm que ofrezca al paso de esa corriente la carga o consumidor conectado al circuito. Si una carga ofrece poca resistencia al paso de la corriente, la cantidad de electrones que circulen por el circuito será

mayor en comparación con otra carga que ofrezca mayor resistencia y obstaculice más el paso de los electrones.

7. ¿Cuál debe ser el criterio para escoger la escala más apropiada cuando se va a medir un voltaje o una intensidad de corriente? RTA// Para escoger la escala más adecuada se debe mirar cuál de ellas es la que permite medir la mayor cantidad de voltajes o si es posible todas, en este caso vemos que para medir el voltaje en la resistencia 1 casi todas son buenas, a excepción de la escala de2V, del resto todas son buenas. 8. ¿Cuál es el fundamento por el cual para medir una corriente debe colocarse el amperímetro en serie con el elemento en cuestión? RTA// El fundamento por el cual el amperímetro tiene que colocarse en serie y no en paralelo es simplemente una cuestión de impedancias (teoría de circuitos).

En circuitos eléctricos exactamente igual. Tienen una circulación, en vez de agua de cargas eléctricas. Esa circulación se mueve en base a la diferencia de potencial eléctrico (no en base a la gravedad, como el agua), pero no deja de ser un caudal, si se coloca el amperímetro en paralelo, parte de las cargas entrarán al aparato, pero otra parte se pueden escapar por el circuito inicial. Por ello para medir intensidad se abre el circuito y se intercala un amperímetro. De esta forma se “obliga” a que toda la corriente atraviese el sensor y la medida sea exacta además de esto, si se colocara en paralelo se quemaría el fusible del amperímetro. 9. ¿Porque debe colocarse el voltímetro en paralelo con el elemento de referencia para medir una diferencia de potencial? RTA// Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con

poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora. 10. En un grafico indique como se deben conectar los medidores para medir simultáneamente la corriente y el voltaje en el circuito de la figura 4.

LEY DE COULOMB

ANALISIS 1. Calcule el valor de q² en las tablas 1,2 y 3, utilizando la ecuación 1.

Tabla 1.

12KV q2 =

0,14X10ˉ³(2(0,04))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 128845,5424 𝐶

16KV q2 =

0,28X10ˉ³(2(0,04))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 257691,0848 𝐶

20KV q2 =

0,4X10ˉ³(2(0,04))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 368130,1212 𝐶

24KV q2 =

0,42X10ˉ³(2(0,04))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 386536,6273

Tabla 2. 12KV q2 =

0,11X10ˉ³(2(0,06))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 227780,5125 𝐶

16KV q2 =

0,22X10ˉ³(2(0,06))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 455561,025 𝐶

20KV q2 =

0,31X10ˉ³(2(0,06))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 641926,8989 𝐶

24KV q2 =

0,32X10ˉ³(2(0,06))² = 662634,2182 1 𝜋(8,8541878176x10 − 12) 4

Tabla 3.

12KV q2 =

0,21X10ˉ³(2(0,08))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 773073,2545𝐶

16KV q2 =

0,44X10ˉ³(2(0,08))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 1619772,533 𝐶

20KV q2 =

0,42X10ˉ³(2(0,08))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 1546146,509 𝐶

24KV q2 =

0,43X10ˉ³(2(0,08))² 1 4 𝜋(8,8541878176x10 − 12)

= 1582959,521 𝐶

2. En el mismo sistema cartesiano dibuje las gráficas de F contra q2 para cada una de las distancias. R//

-

Tabla 1.

V carga 12KV 16KV 20KV 24KV

a= 4 cm F 0,14X10ˉ³ 0,28X10ˉ³ 0,4X10ˉ³ 0,42X10ˉ³

Q 3,55 6,32 7,73 8,30

q² 128845,5424 257691,0848 368130,1212 386536,6272

Q² q² 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 0.00014

0.00028

0.0004

0.00042

-

Tabla 2.

V. Carga 12 KV 16 KV 20 KV 24 KV

a= 6 cm

F 0,1X10ˉ³ 0,2X10ˉ³ 0,3X10ˉ³ 0,4X10ˉ³

𝒒𝟐 227780,55125 455561,025 641926,8989 662634,2182

q 7,2 3,2 2,1 4,2

700000

TABLA 2

600000 500000 400000 300000

200000 100000 0 0,1X10ˉ³

-

Tabla 3.

V carga 12KV 16KV 20KV 24KV

0,2X10ˉ³

0,3X10ˉ³

0,4X10ˉ³

a= 8 cm

F 0,1X10ˉ³ 0,2X10ˉ³ 0,3X10ˉ³ 0,4X10ˉ³

Q 7,79 9,91 11,08 11,22

q² 773073,2545 1619772,533 1546146,509 1582959,521

TABLA 3 q² 1800000 1600000 1400000 1200000 1000000

800000 600000 400000 200000 0 0,1X10ˉ³

0,2X10ˉ³

0,3X10ˉ³

0,4X10ˉ³

3. ¿Cómo es la relación entre fuerza y q²? RTA// La relación entre fuerza y q² es directamente proporcional ya que da una gráfica de una línea recta en forma ascendente, excepto la última que da una forma irregular.

𝑭=

𝟏 𝟒𝝅𝑬𝟎

𝐪² (𝟐𝒂)²

4. Determine la pendiente de cada una de las gráficas, y con este valor calcule el valor de ∈ en cada caso 𝒎=

𝒚𝟐 − 𝒚𝟏 𝒙𝟐 − 𝒙𝟏

Tabla 1.

𝑚1 =

257591,0848 − 128845,5424 = 919611017,1 0,28𝑥10 − 3 − 0,14𝑥10 − 3

386536,6272 − 368130,1212 = 920325315 0,42𝑥10 − 3 − 0,4𝑥10 − 3

𝑚2 =

𝑚𝑝𝑟∘𝑚 =

919611017,1 + 920325315 = 919968158,6 2

Tabla 2.

𝑚1 =

455561,025 − 227780,5125 = 1898170938 0,22𝑥10 − 3 − 0,11𝑥10 − 3

𝑚2 =

662634,2182 − 641926,8989 = 2070731930 0,32𝑥10 − 3 − 0,31𝑥10 − 3

𝑚𝑝𝑟∘𝑚 =

1898170938 + 2070731930 = 1984451434 2

Tabla 3.

𝑚1 =

1619772,533 − 773073,2545 = 3681301211 0,44𝑥10 − 3 − 0,21𝑥10 − 3

𝑚2 =

1582959,521 − 1546146,509 = 3681301200 0,43𝑥10 − 3 − 0,42𝑥10 − 3

𝑚𝑝𝑟∘𝑚 =

3681301211 + 3681301200 = 3681301206 2

𝑭=

𝟏 𝟒𝝅𝑬𝟎

𝐪² (𝟐𝒂)²

∈= (𝑚 ∗ 16𝜋 )𝑎²

Tabla 1. 𝜖 = ((919968158,6)(16𝜋 ))(0,04)2 = 8927857922

Tabla 2. 𝜖 = ((1984451434)(16𝜋 ))(0,06)2 = 4,33308758x1010

Tabla 3. 𝜖 = ((3681301206)(16𝜋 ))(0,08)2 = 1,429011812x1011

5. Encuentre el valor promedio de ∈ con su incertidumbre RTA//

𝜖𝑃𝑟0 𝑚 =

8927857922 + 4,33308758x1010 + 1,429011812x1011 3 = 6,505330498𝑥1010

INCERTIDUMBRE 𝛥 ∈ ⅈ = |𝜖𝑖 - ∈ | Tabla 1. 𝛥 ∈ ⅈ = |8931323850 − 6,568026056𝑥1010 | = 5,674893731𝑥1010 Tabla 2. 𝛥 ∈ ⅈ = |4,520827639x1010 − 6,568026056𝑥1010 | = 2,047198411𝑥1010

Tabla 3. 𝛥 ∈ ⅈ = |1,429011814x1011 − 6,568026056𝑥1010 | = 7,722092084𝑥1010

𝛥𝜖ⅈ ̇𝑝𝑟0 𝑚 =

5,674893731𝑥1010 + 2,047198411𝑥1010 + 7,722092084𝑥1010 3 = 5,148061429𝑥1010

∈= 6,568026056𝑥1010 ± 5,148061429𝑥1010

6. ¿Por qué podemos obtener tan solo una carga inducida limitada, cuando el número de electrones móviles en la placa es extremadamente grande?

RTA// La carga inducida se produce cuando un objeto cargado repele o atrae electrones de la superficie de un segundo objeto. Esto crea una región en el segundo objeto que esta con una mayor carga positiva creándose una fuerza atractiva entre los objetos. Según el postulado anterior concluimos que esto se debe a que solamente pueden almacenar esa carga mas no la expulsa, en pocas palabras la retiene

CAMPO Y POTENCIAL ELECTRICO

DATOS OBTENIDOS

Radio esfera conductora: R=2cm Tabla1. R=24cm V(Kv) 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0

V’ 7,92 16,08 23,28 32,16 39,84 47,52

E 0.33 0,67 0,97 1,34 1,66 1,98 Tabla 2. V=0.3 KV

R (m) 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24

E 1,88 0,85 0.50 0.32 0.23

R2 0,0064 0,0144 0,0256 0,0400 0.0576

1/R2 156,25 69,44 39,06 25 17,36

ANALISIS DE RESULTADOS

A. RELACIÓN ENTRE EL CAMPO ELÉCTRICO Y POTENCIAL ELÉCTRICO 1. Calcule los valores de V’ (ecuación 3) en la tabla 1. Construya la gráfica de V’ vs E. Tabla 1. r = 24

E 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 7.92

16.08

23.28

32.16

39.84

47.52

2. ¿Cuál es la forma del grafico obtenido? ¿Pasa por el origen? RTA// Es una línea recta, si pasa por el origen. 3. ¿Qué tipo de relación existe entre E y V’ (proporcional directa, proporcional inversa, exponencial, etc.)? ¿Es el tipo de relación que esperaba, explique? RTA// Directamente proporcional, esto se ve sencillamente porque a medida que aumenta el valor de E también lo hace Ψ. 4. Si el grafico obtenido es una recta que pasa por el origen, obtenga el valor de la pendiente. ¿Qué unidades tiene dicha pendiente? ¿Que representa? RTA// m =

16,08−7,92 0,67−0,33

m = 24 La pendiente viene dada en metros, como unidad de longitud.

5. Determine la ecuación experimental que relaciona E y V. E=

R (V) r2

B.- Relación entre el campo eléctrico y la distancia de la esfera conductora.

6. Complete los datos de la tabla 2. RTA// Datos obtenidos. 7. Construya la gráfica de E vs r con los datos de la tabla 2. Y trace la curva que mejor describa la tendencia de los puntos.

E E 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

1.88

0.85

0.5 0.32

0.08

0.12

0.16

0.23

0.2

0.24

8. Elabore una gráfica de E vs 1/r2 y determine la pendiente.

E E 2

1.88

1.5 1

0.85

0.5

0.5 0.32

0.23

0

156.25

69.44

39.06

25

17.36

𝑦 −𝑦

m= 𝑥2−𝑥1 2

1

0.85−0,50

m= 69,44−39,06

m= -0,0115

9. ¿Qué información proporciona está pendiente? RTA// Que es el campo eléctrico. 10. Cuáles podrían ser las causas de error más importantes y específicas, tanto en la parte A como en la parte B de este experimento. Explique. RTA//    

No descargar el nodo antes de medir el valor en el multímetro. Implementar mal la escala de medición. Hacer las cosas demasiado rápido. No tener conocimiento de la práctica que se va a realizar.

LEY DE OHM

DATOS OBTENIDOS

V I P 0 0,49 0,00 600 2,18 1,31 1800 5,67 10,21 2400 7,57 18,18 3000 9,37 28,12 3600 11,06 39,83 4800 14,77 70,87 5400 16,56 89,44 6000 18,25 109,53 6600 20,26 133,74 7800 23,75 185,28 8400 25,55 214,63 9000 27,56 248,04 9600 29,25 280,82 Tabla 1. R1= 100V V I P 0 0,49 0,00 600 6,09 3,66 1800 17,51 31,53 2400 23,12 55,49 3000 28,83 86,49 3600 34,54 124,34 4800 45,75 219,59 5400 51,46 277,87 6000 57,17 343,01 6600 62,88 414,99 7800 74,40 580,35 8400 80,01 672,07 9000 85,72 771,46 9600 91,53 878,73 Tabla 3. R3=330V V

I

P

V 0 600 1800 2400 3000 3600 4800 5400 6000 6600 7800 8400 9000 9600

I 0,38 3,03 8,21 10,85 13,50 16,03 21,32 23,96 26,50 29,25 34,43 37,08 39,72 42,26

P 0,00 1,82 14,78 26,05 40,49 57,72 102,34 129,41 159,02 193,06 268,58 311,45 357,48 405,68

Tabla 2. R2= 220V

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 Tabla 4. Bombillo

ANALISIS DE RESULTADOS

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? RTA//

TABLA 1 V 12000 10000 8000 6000 4000

2000 0 0.49

2.18

5.67

7.57

9.37

11.06 14.77 16.56 18.25 20.26 23.75 25.55 27.56 29.25

TABLA 2 V 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0

0.38

3.03

8.21

10.85

13.5

16.03 21.32 23.96

26.5

29.25 34.43 37.08 39.72 42.26

TABLA 3 V 12000 10000

8000 6000 4000 2000 0 0.49

6.09

17.51 23.12 28.83 34.54 45.75 51.46 57.17 62.88

74.4

80.01 85.72 91.53

La relación que tienen las tres es que el voltaje es directamente proporcional a la corriente eléctrica.

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

Pendiente grafica 1. 𝑚=

-

Pendiente grafica 2.

𝑚=

-

1800 − 600 = 343,839 5,67 − 2,18

1800 − 600 = 231,660 8,21 − 3,03

Pendiente grafica 3. 𝑚=

1800 − 600 = 105,078 17,51 − 6,09

Esto nos da a entender que a medida que se aumenta la resistencia el voltaje y la intensidad de la corriente eléctrica van disminuyendo en su paso.

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. RTA// Un elemento óhmico es aquel en el cual existe una relación lineal entre la tensión que se le aplica y la corriente que lo atraviesa. Como por ejemplo el bombillo. Los elementos no óhmicos son aquellos en los cuales existe una relación no lineal entre la tensión aplicada sobre ellos y la corriente que los atraviesa. Como por ejemplo las primeras tres resistencias.

5. ¿cómo haría para determinar la resistencia de un conductor, que al ser medida utilizando el multímetro en su escala más baja, marca cero? RTA// Conectado otra resistencia en serie, p midiendo el voltaje y la intensidad de corriente y mediante la ley de ohm se calcule la resistencia

CONDENSADOR DE PLACAS PARALELAS

DATOS OBTENIDOS

V 20 40 60 80 100 120 Tabla 1. d=4cm V 25 50 75 100 125

V 20 40 60 80 100 120

E 0,60 1,17 1,77 2,35 2,93 3,52

E 0,60 0,33 0,25 0,19 0,15 0,12

1/d 0,25 0,17 0,125 0,1 0,08 0,07

Tabla 2. V=20V d(cm) 4 7,5 11,1 14,3 17,4 Tabla 3. E= 0,72

ANALISIS DE RESULTADOS

1. Elabore un gráfico de campo eléctrico vs voltaje cuando la distancia de separación entre las placas es fija. RTA//

V 20 40 60 80 100 120

E 0,60 1,17 1,77 2,35 2,93 3,52

E E 4 3.52

3.5 3

2.93

2.5

2.35

2 1.77 1.5 1.17

1 0.5

0.6

0

20

40

60

80

100

120

2. Determine la pendiente de esta gráfica. 𝑚=

100 − 40 = 34,09 2,93 − 1,17

3. Como es la relación entre el campo eléctrico de las placas del condensador y el voltaje aplicado. RTA// El campo eléctrico es directamente al voltaje aplicado en una distancia fija, mientras uno aumenta el otro también lo hace 4. ¿Si se hubiese tomado datos con una distancia entre las placas del condensador diferente cambiaría la pendiente de esta gráfica? Explique. RTA// Si cambiaría la pendiente de la gráfica, pues el valor de la pendiente es la distancia de separación de las placas, y si esta distancia es mayor la pendiente seria mayor, pero si fuese menor la pendiente también sería menor.

5. Grafique con los datos de la tabla 2, la relación entre el campo eléctrico y la distancia de separación de las placas del condensador cuando el voltaje es constante.

RTA//

V 20 40 60 80 100 120

E 0,60 0,33 0,25 0,19 0,15 0,12

1/d 0,25 0,17 0,125 0,1 0,08 0,07

1/D 1/d 0.3 0.25

0.25

0.2 0.17 0.15 0.125 0.1

0.1 0.08

0.07

0.05 0 0.6

0.33

0.25

0.19

0.15

0.12

6. Determine la pendiente de esta gráfica. ¿Que representa? RTA// 0,33−0,60

Pendiente= 0,17−0,25= 3,375 En esta gráfica, podemos observar que cuando aumentábamos las distancias entre las placas, el voltaje también aumentaba. Esto se debe a que al aumentar la distancia, la capacitancia disminuye, y por lo tanto el voltaje aumenta. En la gráfica, los picos son los instantes en que se separan y se vuelven a unir las placas.

7. ¿Cómo es la relación entre el campo eléctrico entre las placas del condensador y la distancia de separación entre ellas? RTA// Cuando variamos la distancia entre placas, el valor de la capacitancia disminuye, gracias a la relación que existe entre la distancia y la capacitancia, encontramos que al aumentar la primera, el valor de la capacitancia disminuye. Por otra parte, como Q=CV, cuando la diferencia de potencial la mantenemos constante y la capacitancia va disminuyendo por el aumento en la distancia, vemos que la carga depende directamente del valor que tome la capacitancia, y si esta disminuye entonces la carga también va a disminuir. En el caso que se disminuya la distancia entre las placas y la capacitancia aumente entonces el valor de la carga va a aumentar.

8. Con la tabla 3 elabore un gráfico de Voltaje vs distancia entre las placas. RTA// V 25 50 75 100 125

d(cm) 4 7,5 11,1 14,3 17,4

D(CM) d(cm) 20 17.4 15

14.3 11.1

10 7.5 5

4

0 25

50

75

100

125

9. Determina la pendiente de esta gráfica. ¿Qué relación obtiene?

RTA//

𝑚= 𝑚=

𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1

50 − 25 = 7,14 7,4 − 4

10. Si las placas de un condensador cargado, se acercan entre sí. ¿Qué sucede con la diferencia de potencial, la capacidad y la energía almacenada? RTA//    

Diferencia de potencial, aumentaría La capacidad, aumenta debido a que entra a soportar mayor cantidad de energía. Energía almacenada, aumenta la energía por lo tanto las placas aumentan su capacidad de soportarla debido a que el campo aumenta.

ASOCIACION DE RESISTENCIAS

DATOS OBTENIDOS

Tabla 1. Circuito serie VAB= 11,82v R1

R2

R3

Req

Valor

267

328

147

694

Voltaje

4,22

5,15

2,33

11,80

corriente

15,6

15,6

15,6

15,6

Tabla 2. Circuito paralelo VAB= 11,66v R1

R2

R3

Req

Valor

74,5

76,3

77

75

Voltaje

11,69

11,47

11,63

corriente

80,3

80

80

11,68 150,4

Tabla 3. Circuito bombillos

Valor

R1

R2

R3

Req

4,5

2,6

1,8

2,6

ANÁLISIS DE RESULTADOS

A-Circuito serie. 1. ¿Qué relación hay entre la diferencia de potencia medida entre los puntos A y B con la diferencia de potencial medida a través de cada resistencia?

RTA// Existe una relación directamente proporcional entre la diferencia de potencia medida entre los puntos a y b.

2. ¿La corriente que circula en resistencia equivalente es igual a la que circula por cada una de las resistencias del circuito serie? ¿Por qué? RTA// La corriente que circula en la resistencia equivalente es diferente a la que circula por cada una de las resistencias del circuito en serio.

3. ¿Con la corriente del circuito y la diferencia de potencial total medida es posible encontrar la resistencia equivalente? ¿Cómo? RTA// Si se puede encontrar la resistencia equivalente con la corriente del circuito y la diferencia de potencial total media.

B-Circuito paralelo: 1. Compare la corriente total medida en el circuito en paralelo con las corrientes en cada una de las resistencias. Qué relación obtiene ¿? RTA// La corriente total medida en el circuito es de 158.5 y en cada resistencia es 80.3, 43.4 y 34.8. La corriente en un circuito en paralelo se divide pasando en cada resistencia, la cantidad de corriente que pasa por cada resistencia depende del valor que cada una de estas tenga 2. La corriente total medida en el circuito en paralelo es igual a la medida a través de la resistencia equivalente, porque ¿? RTA// Para resistencias en paralelo: Pasando a través de las resistencias en paralelo los voltios son los mismos ya que sus extremos están en el mismo punto eléctrico (la tensión es la misma).

Pasando por las resistencias en paralelo los amperios se reparten entre ellas (sólo una parte del total de la intensidad de corriente pasa por cada una). 3. La resistencia equivalente medida es igual a la calculada teóricamente, explique RTA// Si, ya que el resultado de la resistencia equivalente calculada teóricamente es igual a la suma de los resultados de las resistencias individuales conectadas en paralelo y la forma medida directamente es por medio del multímetro. Y este resultado es igual o parecido ya que miden las mismas resistencias C-Bombillos en serie y paralelo 1. ¿La luminosidad en los bombillos, es la misma en cada uno de ellos, cuando se instalan en serie? ¿Cuándo se instalan en paralelo? Explique. RTA// La luminosidad en los bombillos cuando se instalan en serie es de menos intensidad para dos de los bombillos y de mayor intensidad para uno de ellos; en cambio la luminosidad cuando se instala en paralelo es la misma en todos los bombillos. 2. ¿La luminosidad en cada bombillo es mayor cuando se conecta el sistema en serie o en paralelo? ¿Por qué? RTA// En el circuito en paralelo, la diferencia de potencial a través de cualquiera de las bombillas sigue siendo igual en V incluso si una de ellas se funde. Así, la corriente que pasa a través de la otra bombilla sigue siendo de nA y la potencia que se le suministra sigue siendo de nW, igual que antes de que se fundiera la bombilla. Ésta es otra ventaja de conectar las bombillas en paralelo: si una falla, la otra sigue funcionando. 3. ¿Qué sucede cuando se retira un bombillo en un circuito serie? ¿En un circuito paralelo? Explique. RTA// Al retirar uno de los bombillos en un circuito en serie lo que sucede es que se apagan todos los bombillos, en cambio al retirar uno de los bombillos en un circuito en paralelo los bombillos que quedan seguirán encendidos. 4. ¿En una casa de habitación los bombillos están conectados en serie o paralelo? ¿explique por qué? RTA//

Cuando hay más de 2 luces en una habitación entonces están en paralelo, de otra forma si se apagase una luz se apagaría la otra inmediatamente en paralelo no, ya que si se apaga una luz la otra queda intacta. Los circuitos paralelos te permiten energizar un artefacto a la vez. Usando una configuración de cableado colateral, múltiples dispositivos pueden conectarse a una fuente principal de energía. Esto se logra al ramificar el circuito principal y conectar los aparatos a las ramas. En un circuito paralelo si un dispositivo es apagado o falla, la electricidad puede seguir fluyendo a través del circuito principal, dando energía a otros artefactos.

LEYES DE KIRCHOFF

DATOS OBTENIDOS

TABLA 1: Medidas de resistencias. R1 664 KΩ

R2 809 KΩ

R3 767KΩ

TABLA 2: Circuito de una sola malla. V en R1 4.41 V

V en R3 4.92 V

E1 -14.36 V

E3 5.07 V

IA 6.6 mA

IC - 6.6 mA

TABLA 3: Medidas de corriente. IA

IB

IC

5.6 mA

1.7 mA

-7.3 mA

TABLA 4: Circuito malla 1. V en R1

V en R2

E1

E2

IA

IB

13.72 V

-1.36 V

-14.25 V

11.90 V

5.6 mA

1.7 mA

TABLA 5: Circuito malla 2. V en R2

V en R3

E2

E3

IB

IC

1.32V

-1.36 V

-11.89 V

5.08 V

1.7 mA

-7.3mA

TABLA 6: Circuito malla externa.

V en R1

V en R3

E1

E3

IA

IC

3.72V

5.48V

-14.37V

5.08V

5.6mA

-7.3mA

ANALISIS DE RESULTADOS

a. Circuito de una sola malla: 1. Usando las leyes de kirchoff resuelva analíticamente este circuito con los valores medidos de R1, R3, E1 y E3 y halle la corriente teórica en el circuito. RTA// I = E1 - E3 I = -14.36v + 5.07v I = -6.58 Am R1 - R3 0.664kΩ + 0.747kΩ 2. Compare este resultado con el valor de la corriente medida directamente en el circuito en A y B. calcule el error porcentual. Explique. RTA// I= 5.6 mA + 1.7 mA /2 = 3.65 Ma I = I 5.6– 3.65 I I1 = 1.95

=

I1 + 2

I

= I 1.7 – 3.65 I I2 = -1.95

I2 = 1.95 + (-1.95) = 0 mA 2

El error porcentual es de: 0 mA. Comparando este resultado con el anterior, se puede concluir que la corriente no se mantiene durante el circuito 3. Sume los valores experimentales de voltaje de las fuentes y de las caídas de potencial en cada resistencia del circuito teniendo en cuenta el signo (Tabla2). ¿Se cumple la ley de las mallas? Explique. RTA// V en R1 + V en R3 + E1 - E3 = 0 4.41v + 4.92v -14.36 + 5.07 = 0 0.04 = 0

Se cumple la ley de las mallas ya que la suma de los voltajes de las fuentes y la caída que tiene este en cada resistencia tiende a 0.

B. circuito de varias mallas 1. ¿Cuántos nodos y cuantas mallas hay en el circuito analizado? RTA// En el circuito analizado había tres mallas y tres nodos.

2. Usando las leyes de kirchoff resuelva analíticamente este circuito con los valores medidos de (R1, R2, R3, E1, E2 y E3) y halle la corriente retorica en cada rama del circuito (iA, iB, iC) RTA// iA = E1 - E3 R1 - R3

I = -14.36v + 5.07v 0.664kΩ + 0.747kΩ

I = -6.58 Am

3. Compare estos resultados con el valor de la corriente medida directamente en el circuito en A, B y C. Calcule el error porcentual. Explique. RTA// V en R1 + V en R3 + E1 - E3 = 0 3.72v + 45.48v -14.37 + 5.08 = 0 0.04 = 0 Se cumple la ley de las mallas ya que la suma de los voltajes de las fuentes y la caída que tiene este en cada resistencia tiende a 0.

4. Sume los valores experimentales de corriente, en cada una de las ramas, teniendo en cuenta el signo (Tabla3). ¿Se cumple la ley de nodos? Explique.

RTA//

∑ 𝐼 = +5,6 + 1,7 − 7,3 = 0 Si se cumple la ley de nodos, ya que la sumatoria de las corrientes es igual a cero (0). 5. Sume los valores experimentales de voltaje, de las fuentes y de las caídas de potencial en cada uno de los tres circuitos, teniendo en cuenta el signo (Tabla 4, Tabla 5, Tabla 6). ¿Se cumple la ley de mallas. Explique. RTA//

∑ 𝑉4 = +3,72 − 1,36 − 14,25 + 11,90 = 0,01 ∑ 𝑉5 = +1,32 + 5,48 − 11,89 + 5,08 = −0,01 ∑ 𝑉6 = +3,77 + 5,48 − 14,37 + 5,08 = −0,04 Si se cumple la ley de mallas, ya que la sumatoria de voltajes tienden a cero (0). 6. ¿la ley de nodos, se relaciona con la conservación de la carga, explique? RTA// Por qué hace referencia a la primera ley de kirchoff o ley de nodos donde La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en coulomb es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos. “La primera ley de Kirchoff Se basa en la ley de conservación de la carga eléctrica, y establece que: "la suma de la corrientes en todo nodo debe ser siempre igual a cero" 7. ¿la ley de mallas se relaciona con la conservación de la energía, porque? RTA// Es decir, cualquier carga que se mueve en torno a cualquier circuito cerrado (sale de un punto y llega al mismo punto) debe ganar tanta energía como la que pierde. Se basa en la conservación de la energía, y establece que: " la suma de las diferencias de potencial en cualquier entorno conductor cerrado de la red eléctrica, debe ser siempre igual a cero". Recuérdese que la diferencia de potencias entre dos puntos a y b es el trabajo (energía) por unidad de carga que adquiere o se pierde al mover la carga desde a hasta b. matemáticamente

RESISTIVIDAD ELECTRICA DATOS OBTENIDOS TABLA 1. Varilla de cobre

TABLA 2. Varilla de aluminio

L= 31,5 CM

L= 31,5 cm Diam: 25.4mm

I(A) 0.4 0.7 1.0 1.3 1.6 1.9

Diam: 25,4 mm

V(uv) 5,1 8,81 13,8 16,7 20.3 22,9

TABLA 3. Varilla de aluminio

I(A) 0.4 0.7 1.0 1.3 1.6 1.9

V(uv) 7,3 12,5 18,1 24,2 30,3 32,6

TABLA 4. Varilla de aluminio.

I= 1.5 A Diam: 25,4 mm

L= 31.5 cm Diam: 12,7 mm

L(cm) 7 14 21 28 31.5

I(A) 0,4 0,7 1,0 1,3 1,6 1,9

V(uv) 4,8 10,8 16,7 22,2 25,7

V(uv) 37,6 65,2 92,4 118,5 146,1 173,1

ANALISIS DE RESULTADO. 1. Calcule el área transversal de las varillas de cobre R/

A= 3.1415 X (25,4)^2mm 4

= 506,70 mm ^2

2. Grafique la relación v contra I con los datos de la tabla 1, determine la pendiente de esta grafica, ¿qué representa este valor? 25

20

15

Series1 10

5

0 0

0.5

1

1.5

𝑚= 𝑚=

2

𝑦2 − 𝑦1 𝑥2 − 𝑥1

8,81 − 5,1 = 12,3666 0,7 − 0,4

3. Calcule la resistividad del cobre, utilizando los datos del numeral anterior y la tabla 1. (ecuación 1) R/

p=

p= R.l d 0,0171 OHM X

0,315 M

= 0, 0000106 ohm x mm^2 x m

506,70 mm

4. Grafique la relación V con la I de la tabla 2. Determine la pendiente de esta grafica

35 30 25 20 Series1

15 10 5 0 0

0.5

1

𝑚=

1.5

2

12,5 − 7,3 = 17,333 0,7 − 0,4

5. Calcule la resistividad del aluminio, utilizando los valores de numeral anterior y la tabla 2. ( ecuación 1) R/

0,0260 x 0,315 M

=0,00001616

506,70 mm

6. Grafique la relación V con L con los datos de la tabla 3, determine la pendiente de esta grafica, que representa este valor. Con este valor se puede hallar la resistividad del aluminio. Explique

30 25 20 15

Series1

10 5

0 0

10

20

30

𝑚=

40

14 − 7 = 1,1666 10,8 − 4,8

7. Grafique la relación de v con I con los datos de la tabla 4, determine la pendiente de esta grafica 200 180 160 140

120 100

Series1

80 60 40 20 0 0

0.5

1

1.5

𝑚=

65,2 − 37.6 = 92 0,7 − 0,4

2

8. Calcule la resistividad del aluminio con los datos obtenidos en el numeral anterior y la tabla 4. (ecuación 1) R/

0,0260 x 0,315 M

= 0, 0000507781

161.29 mm

9. Cuál de estos dos materiales es mejor conductor. explique R/ el cobre es el mejor conducto ya que entre mayor sea su resistividad es mal conductor 10. La resistividad del aluminio calculada en los numerales 5,6 y 8 son la misma. Explique R/ no es la misma ya que algunos datos varian como longitud, diámetro 11. La resistencia de la varillas de aluminio con igual longitud, pero diferente diámetro son iguales, ¿por qué? R/no es la misma ya que al tener más espacio tiene que llenarse de mas electrones y se necesita más energía para que este tenga buen resistividad 12. Una varilla cilíndrica tiene una resistividad p, si se triplica su longitud y diámetro ¿Cuál será su resistividad en términos de p? R/ la resistencia de un conductor es directamente proporcional a la longitud, significa que la resistividad de dicha varilla seria

RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADOR

DATOS OBTENIDOS

Tabla 1. Datos para encontrar resistencia interna de un generador I (A) 2 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5

£ 7,77 7,80 7,78 7,78 7,74 7,73

Vab 7,34 7,32 7,22 7,14 7,05 6,91

Vr 0,43 0,48 0,56 0,64 0,69 0,82

£ 7,74 7,74 7,74 7,74 7,73 7,73

Vab 7,34 7,25 7,17 7,09 7,00 6,91

Vr 0,4 0,49 0,57 0,65 0,73 0,82

Vr(prom) 0,415 0,485 0,565 0,645 0,71 0,82

r=Vr/I 0,83 1,2125 1,6950 2,2575 2,84 3,69

ANALISIS DE RESULTADOS 1. Complete las columnas de la tabla 1. (Vr = E – Vab=) RTA// Datos obtenidos 2. Calcule los valores de Vr (prom) de la tabla 1 para cada intensidad de corriente utilizando los dos datos Vr correspondientes. RTA// Datos obtenidos. 3. Calcule el valor promedio de r y E. RTA// 𝟎,𝟖𝟑+𝟏,𝟐𝟏𝟐𝟓+𝟏,𝟔𝟗𝟓𝟎+𝟐,𝟐𝟓𝟕𝟓+𝟐,𝟖𝟒+𝟑,𝟔𝟗 𝟔

= 𝟐, 𝟎𝟖𝟕𝟓

4. Determine el valor de la intensidad de corriente de corto circuito Ic

RTA//

7,74



𝐼 = 0,83 = 9,32



𝐼=



𝐼=



𝐼=



𝐼=



𝐼=

7,74

1,2125 7,74 1,6950 7,74 2,2575 7,73 2,84 7,73 3,69

= 6,38 = 4,56 = 3,42

= 2,72 = 2,09

5. Sobre las mismas coordenadas con los datos de la tabla 1 grafique V ab vs I y Vr vs I.

V AB VS I Vab 7.5 7.4 7.3 7.2 7.1 7 6.9 6.8

7.42 7.32 7.22 7.14 7.05

2

RTA/

2.5

3

3.5

4

VR VS I Vr 0.9 0.82

0.8 0.73

0.7

0.65

0.6

0.57

0.5 0.4

0.49 0.4

0.3 0.2 0.1 0 2

2.5

3

3.5

4

4.5

6. ¿De las gráficas obtenidas es posible determinar la fuerza electromotriz del generador? ¿Cómo? RTA// Se logra determinar la fuerza electromotriz (fem), utilizando los datos tomados de la gráfica mediante una simple extrapolación. 7. ¿es posible con esta misma grafica encontrar el valor de la resistencia interna y externa del circuito? RTA// No es posible. 8. ¿Que representa la corriente de corto de circuito en un generador? RTA// Como corriente de cortocircuito mínima se considera la correspondiente a un cortocircuito producido entre fase y neutro (o entre fase si el conductor neutro no es distribuido), en el punto más lejano del conductor de protección y, en el caso que el equipo sea alimentado desde varios puntos, se debe considerar solo la correspondiente a la corriente de cortocircuito mínima. La determinación de la corriente de cortocircuito mínima presenta, en la mayor parte de los casos que se presentan en la práctica, puede ser efectuada con las formulas a) y b) indicadas a continuación, admitiendo un aumento del 50% de la resistencia del circuito respecto al valor a 20°C, debido al recalentamiento de los conductores causado por la corriente de cortocircuito, y teniendo en cuenta una reducción al 80% de la tensión de alimentación, por efecto de la corriente de cortocircuito respecto a la tensión nominal de alimentación.

9. ¿Cuál es la diferencia entre fem y una diferencia de potencial? RTA// - La tensión eléctrica, diferencia de potencial o voltaje es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. La tensión entre dos puntos de un campo eléctrico es igual al trabajo que realiza dicha unidad de carga positiva para transportarla desde el punto A al punto B. Igual que el potencial, en el Sistema Internacional de Unidades la diferencia de

potencial se mide en voltios (V). La fuerza electromotriz es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado. Es una característica de cada generador eléctrico. Con carácter general puede explicarse por la existencia de un campo electromotor ε cuya circulación, ∫ε ds, define la fuerza electromotriz. Se define como el trabajo que el generador realiza para pasar por su interior la unidad de carga positiva del polo negativo al positivo, dividido por el valor en Coulombs de dicha carga. Esto se justifica en el hecho de que cuando circula esta unidad de carga por el circuito exterior al generador, desde el polo positivo al negativo, es necesario realizar un trabajo o consumo de energía (mecánica, química, etcétera) para transportarla por el interior desde un punto de menor potencial (el polo negativo al cual llega) a otro de mayor potencial (el polo positivo por el cual sale). La f.e.m. se mide en voltios, al igual que el potencial eléctrico. 10. ¿bajo qué condiciones el valor de Vab es igual a la fem? RTA// Son iguales ( fem = deltaV ) en el caso de que la batería (pila) del circuito eléctrico no tenga resistencia interna, es decir, en una situación ideal, sólo a efectos didácticos son iguales pues en ningún circuito real se dará este caso.