1. INTRODUCCIN

El siguiente anlisis que se basa en el estudio de la ley de OHM es un excelentemtodopara aprender a manejar conexiones e instrumentos de medida como el voltmetro, ampermetro y fuente dealimentaciny darse cuenta de que es fcil confundir una conexin, con lo que la experiencia no funciona. Esto pone de manifiesto la necesidad de tener un esquema del montaje antes de iniciar cualquier manipulacin.Y es as que por medio del siguiente anlisis y preparacin de esta prctica se les exigir a los estudiantes la toma adecuada de las medidas de voltaje, intensidad y resistencia, ya que con eso se empezara a tabular todas las medidas tomadas para luego poder realizar el grafico correcto y colocar su ecuacin correspondiente y de esa forma sacar nuestras propias conclusiones respecto al tema tratado.

2. HISTORIAGeorg Simon Ohm fue un fsico alemn cuyos estudios se centraron en la electricidad. Su descubrimiento se dio en 1827 cuando encontr la ley que rige la conduccin de la electricidad y que se cumple en todos los circuitos de las instalaciones modernas, tanto domsticos como en la conduccin de la luz en los cables de alta tensin. La unidad que se utiliza para medir la resistencia elctrica tiene un nombre en su honor: El Ohmio.El present una ecuacin para explicar sus resultados experimentales. Esta ecuacin es conocida como la Ley de Ohm, la cual 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.Todo comenz cuando en 1771 Henry Cavendish, predecesor de George Ohm, experiment con botellas de Leyden y tubos de vidrio de diferente dimetro y longitud llenados con una solucin salina. Como no contaba con los instrumentos adecuados, Cavendish calculaba la corriente de forma directa: se someta a ella y calculaba su intensidad por el dolor. Cavendish escribi que la "velocidad" (corriente) variaba directamente por el "grado de electrificacin" (tensin). l no public sus resultados a otros cientficos a tiempo, y sus resultados fueron desconocidos hasta que Maxwell los public en 1879. Ya por los aos de 1825 y 1826 aparece George Ohm con su trabajo sobre las resistencias, de donde el mismo indic que su trabajo se haba inspirado en la explicacin terica de Fourier sobre la conduccin del calor. En sus experimentos, inicialmente uso pilas voltaicas, pero posteriormente us un termopar ya que este provea una fuente de tensin con una resistencia interna y diferencia de potencial casi constante. Us un galvanmetro para medir la corriente, y se dio cuenta que la tensin de las terminales del termopar era proporcional a su temperatura. Entonces agreg cables de prueba de diferente largo, dimetro y material para completar el circuito. Ahora veremos que la ley de Ohm todava se sigue considerando como una de las descripciones cuantitativas ms importante de la fsica de la electricidad. Aunque cuando Ohm public por primera vez su trabajo, las crticas rechazaron su trabajo. Su trabajo fue denominado "una red de fantasas desnudas", y el ministro alemn de educacin afirm que un profesor que predicaba tales herejas no era digno de ensear ciencia. El rechazo al trabajo de Ohm se deba a la filosofa cientfica que prevaleca en Alemania en esa poca, la cual era liderada por Hegel, que afirmaba que no era necesario que los experimentos se adecuaran a la comprensin de la naturaleza, porque la naturaleza esta tan bien ordenada, y que adems la veracidad cientfica puede deducirle al razonar solamente. Tambin, el hermano de Ohm, Martn Ohm, estaba luchando en contra del sistema de educacin alemn. Todos estos factores dificultaron la aceptacin del trabajo de Ohm, el cual no fue completamente aceptado hasta la dcada de los aos 1840. Afortunadamente, Ohm recibi el reconocimiento de sus contribuciones a la ciencia antes de que muriera. En los aos 1850, la ley de Ohm fue conocida como tal, y fue ampliamente probada, y leyes alternativas desacreditadas, para las aplicaciones reales para el diseo del sistema del telgrafo, discutido por Morse en 1855. El trabajo de Ohm precedi a las ecuaciones de Maxwell y tambin a cualquier comprensin de los circuitos de corriente alterna.

3. FUNDAMENTO TERICOLa ley de Ohm es la ley bsica para el flujo de la corriente. La corriente fluye por un circuito elctrico siguiendo varias leyes definidas. George Ohm, fue el creador de esta ley. Ohm fue un fsico alemn conocido por sus investigaciones de las corrientes elctricas. Su formulacin de la relacin entre intensidad de corriente, diferencia de potencial y resistencia contribuye a la Ley de Ohm. La unidad de resistencia elctrica se denomin ohmio en su honor y fue definida en 1893 como la resistencia estndar de una columna de mercurio.Ohm establece en su ley que la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada a un circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total de circuito. Esta ley suele expresarse mediante la frmula I = V/R, donde I representa la intensidad de la corriente medida en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios.

CIRCUITO EN SERIE: Es aquel en que los dispositivos o elementos del circuito estn dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente pasa a travs de cada elemento sin divisin ni derivacin en circuitos paralelos. CIRCUITO EN PARALELO: Un circuito paralelo es aquel en el que los terminales de entrada de sus componentes estn conectados entre s, lo mismo ocurre con los terminales de salida.La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos elctricos, tanto de la corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el anlisis de circuitos complejos y circuitos de corriente alterna deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.Como en un circuito hay dos o ms resistencias en serie, la resistencia total se calcula sumando los valores de dichas resistencias.La ley de Ohm no es una ley natural fundamental, sino una relacin emprica que es vlida solo para algunos materiales. Aquellos materiales tienen una constante de resistencia sobre un rango amplio de voltajes. Los materiales que no sigan la ley de Ohm se llaman no lineales, estos tienen una relacin de corriente - voltaje no lineal. Los materiales que siguen la ley de Ohm se llaman conductor hmico o conductor lineal y tienen una relacin lineal de corriente - voltaje sobre un amplio rango de voltajes aplicados.

De laecuacin de la ley de Ohm usted puede derivar las siguientes reglasgenerales:I. Asumiendo una resistencia fija o constante:a) Cuando el voltaje aumenta, la corriente aumenta.b) Cuando el voltaje disminuye, la corriente disminuye.

II. Asumiendo un voltaje fijo o constante:a) Cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye.b) Cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta.

4. DETALLES EXPERIMENTALES4.1. MATERIALES

Fuente de voltaje Restato Voltmetro Ampermetro Cables conectores Caja de resistencia

4.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. VARIACIN DE VOLTAJE Y CORRIENTE MANTENIENDO LA RESISTENCIA CONSTANTE

Arme el circuito, teniendo en cuenta la polaridad correcta en cada elemento. Fije un valor determinado de R en la caja de resistencia y con el cambio de posicin del cursor en el restato r, haga posible la variacin de la corriente I y la diferencia de potencial V. En la tabla 1 anote las lecturas correspondientes del ampermetro y el voltmetro, para cada posicin diferente del cursor del restato.

*Forma en la que se debe armar el circuito.

TABLA 1: R = 100VOLTAJE(V)0.50.60.70.80.91.01.1

INTENCIDAD (A)0.0050.0060.0070.0080.0090.0100.011

B. VARIACIN DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE EL VOLTAJE

Usando el mismo circuito del paso 1, observe y anote en la tabla 2 los valores de corriente, cuando cambian los valores R de la caja de resistencia conservando constante la diferencia de potencial entre los terminales de la misma. Para conseguir esto vari la posicin del cursor del restato para cada lectura.

TABLA 2: V = 0.5VRESISTENCIA ( )10203040506070

INTENCIDAD (A)0.050.0250.01670.1250.0100.0830.0071

C. VARIACIN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE

Siguiendo con el mismo circuito del paso 1, ahora vari los valores de las resistencias en la caja y para cada valor observado anote en la tabla 3 los valores del voltaje, conservando constante un determinado valor de la corriente para las distintas lecturas de V y R, variando la posicin del cursor de restato.

TABLA 3: I = 0.05ARESISTENCIA ( )10203040506070

VOLTAJE(V)0.51.01.522.53.03.5

5. CONCLUSIONES

La grafica intensidad versus resistencia tiene pendiente negativa. Esto se debe a que son inversamente proporcionales, mientras la resistencia aumenta la intensidad disminuye y viceversa. La ley de ohm tiene mucho que ver con la resistencia de los materiales y la temperatura de tales que definen la ley de ohm.

6. SUGERENCIAS No tomar datos de resistencia y voltajes muy pequeos ya que tendrs valores muy decimales a la hora de hacer los clculos de las grficas. (en este informe se trabaj con resistencia de 100 y voltaje de 0.5 V). Verificar bien las conexiones ya que al inicio de la experiencia debido a este tipo de fallas obtenamos valores poco lgicos. Tratar de asignar valores enteros a la resistencia y voltaje para mayor facilidad al momento de los clculos.

7. APENDICE 7.1. CUESTIONARIO

I. Cuntas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos), indique su mnima y mxima lectura en cada escala.

a. Voltmetro analgico:

Escala 15 V

Batera = 6 0.5 (volt)Con la menos medida del instrumento es de 1 de la menos medida = 0.5

b. Ampermetro analgico:

Escala 0.5 A

Error: 0.5/x=(100/1)^1/2I = 0.0625 0.0025 A

II. Investigue de que otra manera se determina el valor de una resistencia. (Sin cdigo de colores).

a. Codificacin de los resistores de montaje superficial:

A los resistores cuando se encuentran en circuitos con tecnologa de montaje de superficie se les imprimen valores numricos en un cdigo similar al usado en los resistores axiales.

Los resistores de tolerancia estndar en estos tipos de montajes (standard-tolerance surface mount technology) son marcados con un cdigo de tres dgitos, en el cual los primeros dos dgitos representan los primeros dos dgitos significativos y el tercer digito representa una potencia de diez (el nmero de ceros).

b. Codificacin en resistencias SMD:

En las resistencias SMD o de montaje en superficie su codificacin ms usual es:

1 cifra = 1 numero 2cifra = 2 numero 3 cifra = multiplicador.

Por ejemplo:

44444 x 10,000 = 440 k52252 x 100 = 5.2 k16316 x 1,000 = 16 k

III. Grafique en un papel milimetrado e interprete V versus I, usando los valores de la tabla 1.

Interpretacin:

A partir de la ley de ohm:R = V/I

Esto nos dice q la resistencia es constante si aumentamos el voltaje incrementa la intensidad, si incrementamos la intensidad aumenta el voltaje.

IV. Grafique e interprete V versus I, I versus R y V versus R, en papel milimetrado, y compare los valores encontrados a partir del anlisis del grfico con los valores de R, I y V de las tablas 1,2 y 3.

Sabemos que:

Para un valor fijo de resistencia: La corriente sigue al voltaje.

V = I x R

Para un valor fijo de voltaje: Un incremento de la corriente, causa una disminucin en la resistencia.

I = V / R

Para un valor fijo de corriente: El voltaje sigue a la resistencia.

R = V / I

Calculamos las grficas:

a. V versus IX(voltaje)Y(Intensidad)

0.50.005

0.60.006

0.70.007

0.80.008

0.90.009

10.01

1.10.011

Siendo la ecuacin:

Tenemos:

XYXYX2

0.50.0050.00250.25

0.60.0060.00360.36

0.70.0070.00490.49

0.80.0080.00640.64

0.90.0090.00810.81

10.010.011

1.10.0110.01211.21

X=5.6 Y=0.056 XY=0.0476 X2=4.76

Por lo tanto la ecuacin ser:

Y = 0.01X

b. I versus RX(Intensidad)Y(Resistencia)

0.0510

0.02520

0.016730

0.15240

0.0150

0.08360

0.007170

Siendo la ecuacin:

Tenemos:

XYXYX2

0.05100.50.0025

0.025200.50.000625

0.0167300.5010.00027889

0.0152400.6080.00023104

0.01500.50.0001

0.0083600.4980.00006889

0.0071700.4970.00005041

X=0.1323 Y=280 XY=3.604 X2=0.00385423

Por lo tanto la ecuacin ser:

Y = -46.83X + 63.57

c. V versus RX(voltaje)Y(Resistencia)

0.510

120

1.530

240

2.550

360

3.570

Siendo la ecuacin:

Tenemos:

XYXYX2

0.51050.25

120201

1.530452.25

240804

2.5501256.25

3601809

3.57024512.25

X=14 Y=280 XY=680 X2=35

Por lo tanto la ecuacin ser:

Y = 17.14X + 5.71

V. Considere una lmpara que tiene aproximadamente 50.5 y por la cual pasa una corriente de 25 mA Cul es el voltaje aplicado? se cumplir la ley de ohm?

Por la ley de ohm:

V = I x RV = (50.5).(25x10-3)V = 1.26 Voltios

La ley de ohm como sabemos solo se cumple en conductores de tipo metlicos, por lo tanto si se cumplir para este caso debido a que el conductor de la lmpara es un metal.

VI. Con respecto a la ley de ohm podemos decir:

I) Se cumplen en materiales conductores y semiconductores.II) La pendiente de la grfica voltaje vs. Intensidad da como resultado el valor de la resistencia.III) Que la ley de matemtica que la gobierna es I=V/R y sirve tanto para corriente continua como alterna.

Para (I): verdaderoLa ley de ohm se cumple para ambos tipos de materiales, aunque en los conductores la temperatura es proporcional a la resistencia. Por otro lado, la resistencia de los semiconductores disminuye mientras aumenta la temperatura.

Para (II): verdaderoEfectivamente como bien sabemos la ley de ohm nos indica que:V = I x RDe esto obtenemos despejando la resistencia:R = V / IPor lo tanto, del grafico voltaje versus intensidad, la divisin o la tangente del ngulo que forma la recta con el eje es igual a la resistencia:R = tan () = V / IDonde : ngulo entre la recta y el eje.

Para (III): verdaderoLa ley de ohm cumple tambin para la CA. En caso de la corriente alterna no hablamos ya solo de 1 resistencia si no de una impedancia compuesta por bobinas, condensadores y resistencia.

10