“FACULTAD DE INGENIERÍA EN INFORMÁTICA Y SISTEMAS”

LEY DE OHM(ley de la conductividad electromagnética)

PROFESOR : QUICHE SURICACHI,

AUTORES : LEONARDO SECLEN, Anthony

BERAUN JAIMES, Brayan

GARCIA TUCTO, Jorge

VARGAS SALDAÑA, Ricardo

CURSO : FISICA II

SEMESTRE : 2015 - II

FECHA DE REALIZACIÓN:

FECHA DE ENTREGA :

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

ContenidoINTRODUCCIÓN.......................................................................................................................3

OBJETO DE ESTUDIO............................................................................................................3

OBJETIVO.................................................................................................................................3

I. FUNDAMENTO TEÓRICO..............................................................................................4

1.1. LEY DE OHM.............................................................................................................4

1.2. DENSIDAD DE CORRIENTE..................................................................................5

1.3. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA..............................................................................5

1.3.1. CONDUCTIVIDAD EN DIFERENTES MEDIOS.........................................................6

1.4. POTENCIA ELÉCTRICA..........................................................................................7

1.5. RESISTENCIA ELÉCTRICA....................................................................................8

1.5.1. Cómo Influye La Temperatura En La Resistencia Del Conductor......................10

1.5.2. Combinación de resistencias.....................................................................11

II. EQUIPO, PROCEDIMIENTO Y FUNCIONAMIENTO................................................13

2.1. EQUIPOS:................................................................................................................13

2.2. PROCEDIMIENTO:.................................................................................................16

2.3. OPERACIONES Y RESULTADOS:......................................................................19

III. RESULTADOS (discusión)......................................................................................22

IV. CONCLUSIONES........................................................................................................23

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INTRODUCCIÓNEn el siguiente laboratorio, evaluaremos las condiciones de la ley de Ohm y los

circuitos de corriente continua que es un excelente método para aprender a

manejar conexiones e instrumentos de medida como el multímetro,

amperímetro y fuente de alimentación y darse cuenta de que es fácil confundir

una conexión, con lo que la experiencia no funciona. Esto pone de manifiesto la

necesidad de tener un esquema del montaje antes de iniciar cualquier

manipulación. Por medio del análisis y preparación de esta práctica los

estudiantes deben hacer muchas medidas de voltaje, intensidad y resistencia,

por lo que van a adquirir cierta soltura en el manejo del multímetro. Asimismo

les va a permitir darse cuenta de la necesidad de tabular todas las medidas

realizadas para después hacer su representación gráfica y la ecuación

correspondiente.

OBJETO DE ESTUDIO La ley de ohm y la conductividad eléctrica.

OBJETIVO Estudiar la ley de OHM.

Determinar la relación entre la corriente que pasa por un resistor y sus

diferencias de potencial.

Encontrar la ecuación matemática que relaciona la corriente y el

voltaje en un resistor.

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I. FUNDAMENTO TEÓRICO

I.1. LEY DE OHMLa ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos

puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión

eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad

entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la

conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica.

Enunciado:

La corriente que fluye a través de un conductor es proporcional al voltaje

aplicado entre sus extremos, teniendo en cuenta que la temperatura y demás

condiciones se mantengan constantes.

Hay que tener en cuenta que no se menciona la resistencia, sino que

simplemente éste es el nombre dado a la constante de proporcionalidad

involucrada.

Considerando la resistencia como el inverso de la constante m, la corriente

como la variable y, y el voltaje como la variable dependiente x. De esta manera

se establece una relación de proporcionalidad entre el voltaje y la corriente:

I=V/R

Las unidades básicas presenten son:Página | 4

Tensión o voltaje “V", en volt (V).

Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A).

Resistencia "R" en ohm (Ω) de la carga o consumidor conectado al circuito.

I.2. DENSIDAD DE CORRIENTELa densidad de corriente eléctrica se define como una magnitud vectorial que

tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie.

Matemáticamente, la corriente y la densidad de corriente se relacionan como:

La densidad de corriente puede ser no uniforme y podemos expresar la

corriente que atraviesa un elemento de una superficie como: di = J.dA

I.3. CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICAEs la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a

través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de

cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones pueden pasar

por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes

de No confundir con la conductancia, que la inversa de la

resistencia.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto, y su

unidad es el S/m (siemens por metro).

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I.3.1. CONDUCTIVIDAD EN DIFERENTES MEDIOSLos mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia:

Sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad

se debe a los electrones.

Metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy

libremente por todo el volumen.

Aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen

electrones libres y por esa razón son muy malos conductores.

A. Conductividad en medios líquidosLa conductividad en medios líquidos (disolución) está relacionada con la

presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y

negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el

líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan

electrolitos o conductores electrolíticos.

B. Conductividad en medios sólidosSegún la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales

conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se

superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la

corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios

conductores se denominan conductores eléctricos.

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I.4. POTENCIA ELÉCTRICAPotencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un

líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo

contiene.

La forma más simple de calcular la potencia que consume una carga activa o

resistiva conectada a un circuito eléctrico es multiplicando el valor de la tensión

en volt (V) aplicada por el valor de la intensidad (I) de la corriente que lo

recorre, expresada en Amper. Para realizar ese cálculo matemático se utiliza la

siguiente fórmula:

P = V x I

La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra

“P”.

Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de

potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía

eléctrica.

La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa

con la letra “W”.

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Para Conductores metálicos

I.5. RESISTENCIA ELÉCTRICAResistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso

por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de

circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o

consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga,

resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica.

En función del valor de esta propiedad, los materiales se clasifican en

conductores, semiconductores o aislantes:

Conductores: Son los elementos que presentan una oposición muy

pequeña al paso de los electrones a través de ellos; es decir, presentan

una resistencia eléctrica muy baja. Como ejemplo de buenos

conductores eléctricos podemos nombrar a los metales.

Semiconductores: Son un grupo de elementos, o compuestos, que

tienen la particularidad de que bajo ciertas condiciones, se comportan

como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportan

como aislantes. Como ejemplo podemos nombrar al germanio, al silicio,

al arseniuro de galio.

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Aislantes: Son los materiales o elementos que no permiten el paso de

los electrones a través de ellos. Como ejemplo podemos nombrar a los

plásticos.

Cálculo De La Resistencia Eléctrica De Un Material Al Paso De La Corriente (I)

Para calcular la resistencia (R) que ofrece un material al paso de la corriente

eléctrica, es necesario conocer primero cuál es el coeficiente de resistividad o

resistencia específica “ ( (rho) de dicho material, la longitud que posee y el

área de su sección transversal.

Para realizar el cálculo de la resistencia que ofrece un material al paso de la

corriente eléctrica, se utiliza la siguiente fórmula:

De donde:

R = Resistencia del material en ohm ( ).

Co = Eficiente de resistividad o resistencia específica del material en , a una

temperatura dada.

l = Longitud del material en metros.

s = Superficie o área transversal del material en mm2.

I.5.1. Cómo Influye La Temperatura En La Resistencia Del Conductor

La temperatura influye directamente en la resistencia que ofrece un conductor

al paso de la corriente eléctrica. A mayor temperatura la resistencia se

incrementa, mientras que a menor temperatura disminuye.

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Sin embargo, teóricamente toda la resistencia que ofrecen los metales al paso

de la corriente eléctrica debe desaparecer a una temperatura de 0 °K (cero

grado Kelvin), o "cero absoluto", equivalente a – 273,16 ºC (grados Celsius), o

– 459,69 ºF (grados Fahrenheit), punto del termómetro donde se supone

aparece la superconductividad o "resistencia cero" en los materiales

conductores.

En el caso de los metales la resistencia es directamente proporcional a la

temperatura, es decir si la temperatura aumenta la resistencia también

aumenta y viceversa, si la temperatura disminuye la resistencia también

disminuye; sin embargo, si hablamos de elementos semiconductores, como el

silicio (Si) y el germanio (Ge), por ejemplo, ocurre todo lo contrario, pues en

esos elementos la resistencia y la temperatura se comportan de forma

inversamente proporcional, es decir, si una sube la otra baja su valor y

viceversa.

I.5.2. Combinación de resistenciasA. Combinación en Serie

La corriente es constante

El voltaje es la suma de los voltajes en cada una de las resistencias

La resistencia equivalente resulta de la suma de las resistencias

Req= R1+R2

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B. Combinación en Paralelo El voltaje es constante.

La corriente es la suma de las corrientes en cada una de las

resistencias.

El inverso de la resistencia equivalente resulta de la suma del inverso

de las resistencias.

1Req

= 1R1

+ 1R2

+ 1R3

+. . .+ 1Rn

C. Circuitos mixtos

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II. EQUIPO, PROCEDIMIENTO Y FUNCIONAMIENTO

II.1. EQUIPOS: 1 Fuente de FEM

Fig .

08 Multímetro Universal

Fig .

05 resistencias de 100 Ω

Fig .

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Cables de conexión diversos

Fig .

II.2. PROCEDIMIENTO: A) Armar el siguiente circuito en serie.

En este paso, procederemos a armar un circuito en serie, pero teniendo

las siguientes consideraciones.

V=Fuente.

R=Resistencia de 200 y 220 OHMIOS.

V=voltímetro (este objeto debe estar siempre en paralelo).

Fig .

Fig .

Página | 13

Se observa un circuito en serie, para poder mostrar la ley de OHM.

Fig .

En este caso haremos variar la fuente, en nuestro caso comenzamos en 1 voltio, en esos cambios deVoltios iremos apuntando los resultados obtenidos, y a continuación se verá el resultado.

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II.3.OPERACIONES Y RESULTADOS:Datos De La Prueba:

Datos del circuito (voltaje y corriente)

Datos obtenidos de la medición de la intensidad de corriente en los resistores.

Voltaje (Fuente)

Corriente (I)

1 v 1.6

1.5 v 2.72

2 v 3.6

2.5 v 4.45

3 v 5.44

3.5 v 6.36

4 v 7.25

4.5 v 8.15

5 v 9.11

5.5 v 9.98

Página | 15

0 1 2 3 4 5 60

2

4

6

8

10

12

Series2

Datos obtenidos de la medición del voltaje de corriente en los resistores.

Página | 16

0 1 2 3 4 5 60

2

4

6

8

10

12

f(x) = − 0.0137878787878788 x² + 1.93471212121212 x − 0.247742424242424R² = 0.999703425901398

Series2Polynomial (Series2)

Voltaje (Fuente) Voltaje

1 v 0.354

1.5 v 0.601

2 v 0.795

2.5 v 0.939

3 v 1.2

3.5 v 1.401

4 v 1.598

4.5 v 1.791

5 v 2.005

5.5 v 2.194

Datos obtenidos de la medición de la intensida de corriente y el voltaje de la

corriente en los resistores.

Voltaje (Fuente)

Corriente (I) Voltaje

1 v 1.6 0.354

1.5 v 2.72 0.601

2 v 3.6 0.795

2.5 v 4.45 0.939

3 v 5.44 1.2

3.5 v 6.36 1.401

4 v 7.25 1.598

4.5 v 8.15 1.791

5 v 9.11 2.005

5.5 v 9.98 2.194

Página | 17

0 1 2 3 4 5 60

0.5

1

1.5

2

2.5

Series2

0 1 2 3 4 5 60

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = − 0.00153030303030299 x² + 0.416565151515151 x − 0.0467166666666663R² = 0.998962733844849

Series2Polynomial (Series2)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110

0.5

1

1.5

2

2.5

Series2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110

0.5

1

1.5

2

2.5

Series2Polynomial (Series2)

Operación de los Datos:

Para hallar la resistencia del circuito se usa la ley de Ohm VI=R

Reemplazando los datos en la ley de Ohm para hallar la resistencia

R1=19.7mV9.20mA = 2.1412 Ω …. R9=

180.5mV83.7mA = 2.1565 Ω

R2=39.6mV18.52mA = 2.1382 Ω …. R10=

200.5mV93.1mA = 2.1535 Ω

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Calculando El Margen De Error (∆%) mediante la Desviación estándar:

Formula de la desviación: S=√∑i=1

n

(X i−X )2

n−1=√∑i=1

n

X i2−n X 2

n−1

Reemplazando en la formula:

∑i=1

n

X i2

= 46.1964; n X2

= 4.61963

S =√46 .1964−10∗4 .619639 = 0.006390674

∆% = 100* 0.006390674 0.639 %

Fig .

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110

0.5

1

1.5

2

2.5

f(x) = 0.000426472271039126 x² + 0.215428424775701 x + 0.00642633995194039

Series2Polynomial (Series2)

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III. RESULTADOS (discusión)

Los resultados obtenidos en esta práctica de laboratorio, no hay muchos

resultados de los cuales se pueda inferir y tratar de explicar el porqué de los

resultados, la variación, la diferencia entre una prueba u otra, etc.

Analizaremos la Operacionalizacion de datos y el margen de error (Desviación

estándar).

Los datos que se obtuvieron al sacar la resistencia en cada uno de las veces

que se repitió el experimento (aumentando el voltaje en 1.5 desde 1 – 5.5),

presentan una variación en los resultados de las resistencias a pesar de ser la

misma resistencia; en vista de esto se procedió a buscar el margen de error

(Basándonos en la desviación estándar S).

El valor que se obtuvo de la desviación estándar que presenta la resistencia

en cada prueba es de 0.00639 Ω, el cuál es el 0.639 %. Entonces este se

puede interpretar de la siguiente manera:

“El experimento realizado en la práctica de laboratorio, presenta una

desviación estándar de 0.00639 Ω en la resistencia registrada en las 10

prueba”.

Y la media de la resistencia es: 2.1493Ω. Esto se pude interpretar de la

siguiente manera:

“En la práctica de laboratorio la resistencia promedio o media fue de 2.1493Ω”

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IV. CONCLUSIONESEn esta práctica de laboratorio pudimos estudiar y comprender uno de los

temas tratados en la clase la ley de OHM, su aplicación en el mundo práctico

e experimental. El cual es muy fascinante que nos permite estudiar y tratar las

resistencias.

Basándose en la varianza registrada podemos concluir que el experimento fue

muy bueno con pocos errores, debido a la deviación estándar muy pequeña

registrado. Entonces los resultados obtenidos son muy confiables.

V. BIBLIOGRAFÍA Física General Vol. II, José María de Juana

http://www.slideshare.net/freddyrodriguezpdp/Leydeohm-8351742#

Física Universitaria: Sears Zemansky Vol. 2 Ed. 11

GIANCOLI, D. 1988. Física General. Vol. I y II. Ed. Prentice-Hall

http://www.slideshare.net/nicoleklinarlopez/leydeohm-24159794

Hispanoamericana S. A. México. 1880 p.

Física General Héctor Pérez Montiel PDF

http://www.slideshare.net/Albert01989/leydeohm-32345545

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