Ley De Ohm

Octubre

9, 2009

Departamento de Física

Código: Fis 1033-03 Laboratorio de Física Eléctrica

©Ciencias Básicas Universidad

del Norte - Colombia

LEY DE OHM

Alida Marimon Email: [email protected] Ingeniería mecánica

Jonathan Figueroa Oñate E-mail: [email protected] Ingeniería mecánica

Marco teórico:

•

Una resistencia o resistor es un elemento que causa oposición al paso de la corriente, causando que en sus terminales aparezca una diferencia de tensión (un voltaje).

En el gráfico siguiente vemos que tenemos un bombillo / foco en el paso de la corriente que sale del terminal positivo de la batería y regresa al terminal negativo. Este bombillo / foco que todos tenemos en nuestros hogares es una resistencia. Las resistencias se representan con la letra R y el valor de éstas se mide en Ohmios (Ω).

Para poder saber el valor de las resistencias sin tener que medirlas, existe un código de colores de las resistencia que nos ayuda a obtener con facilidad este valor con sólo verlas. •

Codigo de colores de las Resistencia:

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Colores

1ª Cifra

Negro

2ª Cifra

Multiplicador Tolerancia

0

0

Marrón

1

1

x 10

1%

Rojo

2

2

x 102

2%

Naranja

3

3

x 103

Amarillo

4

4

x 104

Verde

5

5

x 105

Azul

6

6

x 106

Violeta

7

7

x 107

Gris

8

8

x 108

Blanco

9

9

x 109

0.5%

Oro

x 10-1

5%

Plata

x 10-2

10%

Sin color

20%

Ejemplo: Si los colores son: ( Marrón - Negro - Rojo - Oro ) su ohmios es: 1 0x 100 5 % = 1000 Tolerancia de 5 bandas de También hay resistencias con 5 bandas de colores, diferencia

valor en = 1K 5% colores la única

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respecto a la tabla anterior, es qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el resto sigue igual.

• Ley de ohm: Establece que la intensidad de la corriente que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.

En donde: I: es la intensidad R: es la resistencia V: es la diferencia de potencial.

•

Un condensador o capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica en la forma de un campo eléctrico y esta formado por dos placas metálicas separadas por un aislante llamado dieléctrico. Se le llama capacitancia a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar. La capacitancia depende de las características físicas del condensador: - Si el área de las placas que están frente a frente es grande la capacitancia aumenta. - Si la separación entre placas aumenta, disminuye la capacitancia. - El tipo de material dieléctrico que se aplica entre las placas también afecta la capacitancia.

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El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la siguiente fórmula:

, en donde:

C: Capacitancia Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2

Los condensadores pueden asociarse en paralelo y en serie. •

Capacitor en serie: el acoplamiento de capacitores en serie se realiza conectando en una misma rama uno y otro capacitor, obteniendo una capacidad total entre el primer borne del primer capacitor y el último del último. Estos capacitores se pueden reemplazar por un único capacitor equivalente a todos los capacitores que están conectados en serie. En capacitores en serie se mantiene constante la carga. 1/CT = 1/C1 + 1/C2 +.........+ 1/CN

Vt= V1 + V2 + V3 +….+VN

q1 = q2=q3=qn

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• Capacitor en paralelo: el acoplamiento en paralelo de los capacitores se realiza conectándolos a todos a los mismos dos bornes. La combinación en paralelo es equivalente a un solo capacitor con la misma carga total y diferencia de potencial que la combinación. La capacitancia equivalente de la combinación, es igual que la capacitancia de este único capacitor equivalente. La diferencia de potencial es la misma en todos los puntos. CT = C1 + C2 + .........+ CN Vt = V1=V2=V3=VN Qt=Q1 +Q2+Q3+…..+QN Experiencia de Ohm 1. Tema : Corriente eléctrica, resistencia y fuerza electromotriz. 2. Objetivos: 2.1. General: 1. Determinar la relación entre la corriente y el voltaje para materiales ohmicos y no ohmicos 2.2. Específicos: 1. Determinar la razón del voltaje - corriente en una resistencia de carbón. 2. Determinar la razón del voltaje - corriente en un diodo rectificador 3. Comparar el comportamiento de la corriente en el diodo y en la resistencia de carbón 3. Actividades de Fundamentación teórica Antes de llegar al laboratorio debes indagar acerca de los siguientes aspectos: 1. Ley de Ohm 2. Circuitos eléctricos resistivos 3. Modelo de conducción eléctrica

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4. Procedimiento. Parte A: Resistor de 33 ohmios. Utilice la fuente de poder (power amplifier) para proporcionar diferentes voltajes a una resistencia de 33 ohmnios. Utilice los sensores de voltaje y de corriente en DataStudio para medir el voltaje registrado en los terminales de la resistencia y la corriente que pasa por ella. Utilice el software para mostrar los datos de voltaje y corriente. Utilice una gráfica de voltaje frente a corriente para determinar el valor de la resistencia.

Parte B: Diodo rectificador Utilice la fuente de poder (power amplifier) para proporcionar diferentes voltajes a un diodo rectificador. Utilice los sensores de voltaje y de corriente en DataStudio para medir el voltaje y la intensidad de corriente que pasa por el diodo. Utilice el software para mostrar los valores de voltaje intensidad de corriente. Utilice una gráfica de voltaje frente a intensidad de corriente para determinar la relación que existe entre estas dos variables en el diodo. 4.1. Configuración del ordenador Resistencia: 1. Conecte el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y luego encienda el ordenador. 2. Conecte los conectores tipo clavijas en los terminales de salida de la fuente de poder (power amplifier). 3. Arme un circuito eléctrico con la resistencia de 33 ohmios conectada a la fuente de poder, y conecte adecuadamente los sensores de voltaje y corriente. 4. Configure la fuente de poder para una salida de voltaje DC e inicialmente con un valor de 0.0 Voltios. 5. Configure el sensor de voltaje para una toma de muestras lenta (slow >1s).

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6. Configure la pantalla adecuadamente para poder observar simultáneamente la gráfica voltaje – corriente ( voltaje en el eje y) y al mismo tiempo la ventana “Signal Generator” de manejo de la fuente de poder. 7. Presione “Start” para iniciar la toma de medidas y aumente el voltaje aplicado a la resistencia a una rata de 1 voltio hasta llegar a un máximo de 8 voltios. (No sobrepasar este valor, ya que la fuente de sobre carga en corriente)

Diodo Rectificador 8. Conecte el interfaz ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y luego encienda el ordenador. 9. Conecte los conectores tipo clavijas en los terminales de salida de la fuente de poder (power amplifier). 10. Arme un circuito eléctrico con el diodo 1N4001 conectada a la fuente de poder, y conecte adecuadamente los sensores de voltaje y corriente. 11. Configure la fuente de poder para una salida de voltaje DC e inicialmente con un valor de 0.0 Voltios. 12. Configure el sensor de voltaje para una toma de muestras lenta (slow >1s). 13. Configure la pantalla adecuadamente para poder observar simultáneamente la gráfica voltaje – corriente y la ventana “Signal Generator” de manejo de la fuente de poder. 14. Presione “Start” para iniciar la toma de medidas y aumente el voltaje aplicado a la resistencia a una rata de 0.1 voltio hasta llegar a un máximo de 3 voltios.

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Esquema eléctrico

Esquema de montaje

4.2. Calibración del sensor y montaje del equipo 1. Montaje del equipo Resistencia 1.

Monte la resistencia de 33ohmios en los conectores resortados junto a los terminales en la esquina inferior derecha de la placa electrónica de laboratorio AC/DC (EM8656).

2.

Conecte los conectores tipo clavijas a la salida de la fuente de poder a los conectores para voltaje correspondientes de la placa electrónica de laboratorio AC/DC.

1. Montaje del equipo – Diodo 2. Arme el montaje mostrado en la figura. El circuito está compuesto por una resistencia de 33 Ω en serie con el diodo 1N4001 (observe la polaridad del diodo). Conecte el sensor de corriente en serie con el diodo y el sensor de voltaje en paralelo con el diodo.

Esquema eléctrico

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Esquema de montaje

4.3. Toma de datos 1. Resistencia Comience la toma de datos. (Haga clic en ‘Start’ en DataStudio). •

Observe la grafica de voltaje - intensidad de corriente. Ajuste los ejes vertical y horizontal si es necesario.

Observe el trazo del voltaje frente a la intensidad de mientras aumenta el voltaje suministrado por la fuente y finalice la toma de datos. 2. Diodo 1. Comience la toma de datos. Observe la gráfica de voltaje frente a la intensidad de corriente en el diodo, mientras aumenta el voltaje suministrado por la fuente. 2. Ajuste los ejes vertical y horizontal si es necesario. Finalice la recogida de datos. 5. Análisis de los datos 1. Resistencia Utilice las herramientas de análisis gráfico para determinar la relación entre el voltaje y la intensidad de corriente de la resistencia de 33 ohmnios. A. En DataStudio, haga clic en ‘Smart Tool’. Desplace ‘Smart Tool’ sobre el trazo de voltaje frente a la intensidad de corriente para que muestre las coordenadas de los puntos ( I, V) que la componen. Determine la resistencia en 5 puntos diferentes. B. La coordenada ‘X’ corresponde a la intensidad de corriente y la coordenada ‘Y’ al voltaje. Con la herramienta fit linealice la gráfica.

2. Diodo

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A. Utilice la herramienta “slope” para determinar la resistencia en diferentes puntos de la gráfica. B. Utilice la herramienta fit para determinar la mejor relación entre las variables voltaje y corriente de la gráfica. ( recuerde: el mejor ajuste es aquel que arroje el menor error cuadrático medio (RMS) en el análisis)

COMPORTAMIENTO DE MATERIALES OHMNICOS En esta grafica se analiza el coportamiento de un material omhnico en este casi un resistecia donde la linea de color rojo explica o da entender el coportamiento de este en una simple frase mayor mayor voltaje mayor corriente

COMPORTAMIENTO DE UN DIODO

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Como no damos cuenta en esta grafica los diodos no cumplen el principio de materiales ohmnicos cuando aumentaa le voltaje nos podemos dar cuenta que la corriente varia no es contante en los llamados tramos.

Conclusiones. En este laboratorio llegamos a la conclusión que la carga en un circuito se mantiene, es decir, que la misma carga carga que entra es la que sale (consumida).También obtuvimos la resistencia por medio de la grafica voltaje contra corriente de un material óhmico ya que en estos, la pendiente de la grafica es la resistencia del material. También pudimos comprobar que en un sistema de paralelo la diferencia de potencial es la misma y que en un sistema de serie la carga en todo el sistema es la misma

BIBLIOGRAFIA •

•

http://www.unicrom.com/Tut_resistencia.asp Castro Castro Darío, Olivo Burgos Antalcides, Física electricidad para estudiantes de ingeniería, ediciones uninorte