Instrumentacin y Ley de Ohm

Instrumentacin y Ley de Ohm

Universidad Nacional Mayor de San Marcos (Universidad del Per, DECANA DE AMRICA)

Curso:FISICA III

Profesor: Mag. Leovigildo Lastra Espinoza

Integrantes:Falcon Luna, Vladimir (12190183) Ciclo : 2014-I

Ciudad Universitaria, mayo del 2014

Instrumentacin y Ley de OHMExperiencia N 3

1.- OBJETIVOS Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso de corriente en los experimentos de electricidad y magnetismo. Conocer el rea de operacin de los instrumentos y determinar sus lecturas. Aprender a montar circuito sencillo y medicin de Tensin y corriente elctrica. Identificacin de los valores de Resistencia.

2. MATERIALES. Fuente de voltaje VCD, 6v Ampermetro Caja de resistencias Switch Voltmetros Alambres conectores Restato

3. FUNDAMENTO TEORICO

La ley de ohm establece que, si la temperatura y otras condiciones fsicas de un conductor metlico permanecen constantes, la relacin entre la diferencia de potencial V entre los extremos de un conductor y la corriente I que circula por l es un valor constante llamado resistencia elctrica R del conductor. Se puede expresar la idea de la siguiente forma analtica:

En cuanto a las unidades: R esta en ohmios, V en voltios, I en amperios.

Es significativo notar que la ecuacin analtica no se puede aplicar a una parte del circuito que contenga cualquier aparato que genere una fuerza electromotriz (Fem.), tal como una batera, un generador o un motor.

La ley de Ohm se cumple con bastante precisin en muchos conductores elctricos, en un gran intervalo de valores de voltaje y de corriente, as como tambin la temperatura. Sin embargo, para muchas sustancias, especialmente semiconductores, esta ley no se cumple.

La ley de ohm es fundamental para todos los que practicamos la electrnica, por lo mismo tratar de profundizar en el tema y especialmente los estudiantes sepan de qu se trata y para qu sirve.No hay progreso efectivo en cualquier campo cientfico, hasta no establecer mtodos de mediciones cuantitativas que se relaciones con l.

La relacin entre corriente y voltaje es un hecho, imaginemos nuevamente el circuito abierto. Si a una batera le conectamos un voltmetro (en paralelo con los terminales de la batera), un interruptor, un ampermetro (en serie con el circuito) y un resistor, creamos un circuito (abierto). En este caso el voltmetro indicar el voltaje de la batera, an con el circuito abierto, en cambio el ampermetro indicar cero puesto que no circula corriente por el circuito, en tanto exista una diferencia de cargas en los terminales de la batera, existe un voltaje, esto puede definirse como una diferencia de potencial.

Ahora, cerramos el interruptor, lo cual nos da un circuito cerrado, el voltmetro seguir indicando el voltaje y el voltaje en el interruptor ser "0"; en este caso el ampermetro indicar la corriente que fluye por el circuito, obviamente cuando cerramos el circuito el voltaje tendr una ligera cada por efecto de la resistencia interna de la batera, en algunos casos esta cada ser insignificante.

Cuando los electrones circulan por el resistor tratan de agruparse en el lado por donde entran, esto significa que existen ms electrones en el lado del resistor por donde entran, que por el lado donde salen existiendo en el resistor un voltaje. La polaridad del voltaje a travs del resistor se contrapone a la polaridad de la batera. Dicho de otra manera, el voltaje en el resistor se opone al voltaje de la batera, esto obedece a que el voltaje negativo del resistor trata de rechazar a los electrones de la batera. Dado que el voltaje en el resistor se establece por la circulacin de corriente, no es posible para ese voltaje detener la circulacin de corriente, si esto fuera posible, el voltaje en el resistor sera "0" y la corriente de la batera no tendra oposicin. Si medimos el voltaje del resistor, el voltmetro indicara exactamente el mismo que en los terminales de la batera.

RELACION ENTRE VOLTAJE, CORRIENTE Y RESISTENCIA:Si se aplican 10 voltios a un resistor de un ohmio en un circuito cerrado, fluye por l una corriente de 10 amperios los cuales se pueden medir con un ampermetro. La cada de voltaje en el resistor es de 10 voltios, medidos con un voltmetro y es opuesto en polaridad al voltaje de la batera.Si se aumenta el voltaje a 20 y el resistor sigue siendo de 1 ohmio, esto es causa de una corriente de 20 amperios, mismos que fluirn por el resistor. La cada de voltaje en el resistor sigue siendo igual al voltaje de la batera, en este caso 20 voltios.Otro ejemplo: Si mantenemos el voltaje en 20 voltios y aumentamos el resistor a 5 ohmios, la corriente bajar a 4 amperios. A esta relacin entre el voltaje, la corriente y la resistencia se le llama "LEY DE OHM".

LEY DE OHM:En la ciencia, para producir un efecto debe existir una causa y como consecuencia, para producir un efecto la causa debe vencer la oposicin presente. En electricidad esta regla se demuestra; la fuerza electromotriz es la causa, la corriente es el efecto y la oposicin es la resistencia. La relacin entre voltaje, corriente y resistencia se compara por analoga con un circuito elctrico y uno hidrulico.

Cuando se aumenta la fuerza electromotriz, se aumenta la corriente, entonces se dice que la corriente es directamente proporcional al voltaje (FEM), si aumentamos al doble el voltaje la corriente crecer tambin el doble. Tambin la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, en este caso, si la resistencia se hace mayor, la corriente se har menor.Como se dio el ejemplo anteriormente, cuando el resistor se aument 5 veces la corriente bajo a una quinta parte. Resumiendo, decimos que la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia, esta relacin se expresa en la ecuacin matemtica siguiente: I (corriente o amperaje) es igual a E (voltaje) dividido R (resistencia en ohmios).

Esta relacin se conoce como ley de ohm porque fue desarrollada por el fsico alemn George Simn Ohm (1787 - 1854). Esta ecuacin fue hallada en el ao de 1,827.La ecuacin anteriormente descrita nos sirve para hallar la corriente, si el voltaje y la resistencia se conocen, tomemos como ejemplo que tenemos 20 voltios (E) y un resistor de 5 ohmios (R) el resultado es 4 amperios (I). Si lo que queremos es hallar la resistencia, la ecuacin es: R igual a E dividido I, o sea, 20 voltios dividido 4 amperios igual: 5 ohmios.Ahora bien, lo que queremos es hallar el voltaje, aqu usamos la ecuacin siguiente: E igual a I por R, o sea: 4 amperios por 5 ohmios igual: 20 voltios.

4. PROCEDIMIENTO

VARIACION DEL VOLTAJE Y LA CORRIENTE MANTENIENDO LA RESISTENCIA CONSTANTE.

1. Arme el circuito de la figura 1, teniendo cuidado en conectar la polaridad correcta en cada elemento.

Figura 1

Resistencia: 15Voltaje(v)11.21.41.61.822.2

Intensidad (I)0.060.080.090.110.120.140.15

VARIACIN DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA MANTENIENDOCONSTANTE EL VOLTAJEUsando el mismo cursor de la figura 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.Voltaje: 1VResistencia ()1513119753

Intensidad (I)0.070.0710.0760.0810.0870.0950.103

VARIACIN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Y LA RESISTENCIAMANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTEArme el circuito de la figura 2 vari los valores de las resistencias en la caja y para cada valor observado anote en la tabla 3 los valores del voltaje, conserve constante un determinado valor de la corriente para las distintas lecturas de V y R, variando la posicin del cursor de restato.

Intensidad: 0.309 Amperios (A):Resistencia ()3456789

Voltaje (V)0.3091.2331.5411.8522.1702.5332.806

5. CUESTIONARIO1.- Cuntas escalas poseen los instrumentos? (Describa cada uno de ellos), indique suMnima y mxima lectura en cada escala.Voltmetro: es un instrumento que se utiliza para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito elctrico .Existen varios tipos de voltmetros segn su funcionamiento, como: los voltmetros electromecnicos, voltmetros digitales, osciloscopios y potencimetros .El voltmetro siempre debe colocarse en paralelo con respeto a los elementos que se miden para efectuar la medida de la tensin.El voltmetro usado tiene 4 escalas y son las siguientes: 1V, 1.5V, 3V y 30V.Ampermetro: aparato que, intercalado en un hilo conductor, mide la intensidad de la corriente elctrica que circula por l. Consta de un imn fijo entre cuyos extremos se encuentra una bobina mvil capaz de girar alrededor de un eje. Al pasar la corriente por la bobina, se crea un campo magntico que hace moverse a la bobina. Una aguja unida a esta seala en una escala las desviaciones de la bobina, que son proporcionales a la intensidad de corriente.El ampermetro usado en el laboratorio usado para medir la intensidad de corriente contaba con 4 escalas y son: 1A, 1.5A, 3A y 30A.2.- Investigue de qu otra manera se determina el valor de una resistencia. (Sin cdigo de colores).Otra manera de determinar el valor de la resistencia es el cdigo de marcas, el objetivo del cdigo de marcas es el marcado del valor nominal y tolerancia del componente y, aunque se puede aplicar a cualquier tipo de resistencias, es tpico encontrarlo en resistencias bobinadas y variables.Como valor nominal podemos encontrarnos con tres, cuatro, o cinco caracteres formados por la combinacin de dos, tres, o cuatro nmeros y una letra, de acuerdo con las cifras significativas del valor nominal. La letra del cdigo sustituye a la coma decimal, y representa el coeficiente multiplicador segn la siguiente correspondencia: LETRA CDIGORKMGT

COEFICIENTE MULTIPLICADORx1x103x106x109x1012

La tolerancia va indicada mediante una letra, segn la siguiente tabla. Como se puede apreciar aparecen tolerancias asimtricas, aunque estas se usan normalmente en el marcado de condensadores. TOLERANCIAS SIMTRICASTOLERANCIAS ASIMTRICAS

Tolerancia %Letra cdigoToleranciaLetra cdigo

+/- 0,1B+30/-10Q

+/- 0,25C+50/-10T

+/- 0,5D+50/-20S

+/- 1F+80/-20Z

+/- 2G--

+/- 5J--

+/- 10K--

+/- 20M--

+/- 30N--

Como ejemplos estos son algunas de los posibles marcados en resistencias a partir del cdigo de marcas:

Valor de la resistencia en ohmiosCdigo de marcasValor de la resistencia en ohmiosCdigo de marcas

0,1R1010K10K

3,323R322,2M2M2

59,0459R041G1G

590,4590R42,2T2T2

5,90K5K910T10T

3.- Grafique en un papel milimetrado e intrprete V versus I, usando los valores de la tabla 1 determine el valor de la pendiente de la misma.

El valor de la pendiente es 13.24 15 el valor de la resistencia.

4.- Grafique e intrprete V versus I , I versus R y V versus R , en papel milimetrado, y comprelos valores encontrados a partir del anlisis del grfico con los valores de de R, I y V de las tablas 1, 2 y 3.

5.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?Se cumple la ley de ohm :

VOLTIOS6.Con respecto a la ley de ohm podemos decir:i. Se cumple en materiales conductores y semiconductoresii. la pendiente de la grafica voltaje vs intensidad da como resultado el valor de la resistenciaiii. Que la ley matematica que la gobierna es I=V/R y sirve tanto para corriente continua como alternaA)VVV B)VVF C)FVF D)VVV E)VFFSOLUCION:i)(V)Puesto que la Ley se cumple en la mayora de los resistores metlicos a condiciones ordinariasii)(V)Segn nuestros resultados obtenidos experimentalmente , se cumpleiii)(F)La ley de ohm solo sirve para corriente continua, ya que en corriente alterna la intensidad variaRespuesta: B) VVF6. CONCLUSIONES

La ley de ohm no se cumple para todos los materiales, por ejemplo no cumple para los semiconductores.La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, por lo tanto cuando aumenta la resistencia la corriente baja y viceversa.La corriente es directamente proporcional al voltaje, por lo tanto cuando aumenta el voltaje aumenta tambin la corriente.La grafica de R versus I tiene pendiente negativa debido a que son inversamente proporcionales y la grafica de V versus I, al ser rectificada, tiene pendiente positiva debido a que son directamente proporcionales.

7. BIBLIOGRAFIA Fsica. Marcelo Alonso Edward Finn Segundo Senz Glvez

Paginas web visitadas: http://dieumsnh.qfb.umich.mx/Fisca/ley_ohm.htm http://www.ucab.edu.ve/ingenieria/informatica/labfisica/practica1.pdf

FSICA III LABORATORIOPgina 3