LABORATORIO Nº 4 FISICA III PARA INFORMACION UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA...

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELECTRICA

LABORATORIO Nº 4

FISICA III

CICLO: 2009-A

DOCENTE:

JUAN MENDOZA NOLORBE TEMA:

LEY DE OHM

TURNO: 92G

ALUMNOS:

BULNES TIJERO, David 072578J

CASTILLO ALDANE, Percy 072617E GAMARRA QUISPE, Saúl Abel 072567H

GUERRA POMA, Luis 072057J

NAVARRO VELASQUEZ, Daniel 072569K

LIMA - PERU

MAYO - 2009

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N

Universidad Nacional del Callao Escuela Profesional de Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Ciclo 2009-A

Laboratorio de Física III Experiencia Nº 4 – Ley de Ohm

1

ÍNDICE GENERAL

INTRODUCION....................................................................................................................... 2

1. OBJETIVOS.........................................................................................................2 2. EXPERIMENTO ...................................................................................................2

2.1 FUNDAMENTO TEORICO:.................................................................. 2 2.2 TIPOS DE CIRCUITOS A CONSIDERAR:............................................... 5 2.2.1 CIRCUITO EN SERIE......................................................................... 5 2.2.2 CIRCUITO EN PARALELO................................................................... 5 2.2.3 EN NUESTRO CASO UNA FUENTA VARIABLE:........................................ 6 2.3 PROCESO EXPERIMENTAL:................................................................ 6

3. DISEÑO: .............................................................................................................6 4. EQUIPOS Y MATERIALES: ..................................................................................7 5. VARIABLES INDEPENDIENTES ..........................................................................7 6. VARIABLES DEPENDIENTES: .............................................................................7 7. PROCEDIMIENTO ...............................................................................................7 8. CUESTINARIO ..................................................................................................10 9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES..........................................................12 10. BIBLIOGRAFIA .................................................................................................12

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



2

LEY DE OHM

1. OBJETIVOS

Introducir al estudio de circuitos elementales.

Verificar experimentalmente la ley de Ohm para un trozo de conductor utilizando para este

fin valores constantes para la resistencia, luego par el voltaje y por ultimo para la intensidad

de corriente.

Pretender conseguir con la realización de esta práctica es poner en evidencia la relación que

hay entre la tensión aplicada a un conductor y la intensidad de la corriente que circula por él.

Se pretende familiarizarse con los instrumentos y hacer un correcto uso de ellos.

2. EXPERIMENTO

2.1 FUNDAMENTO TEORICO:

El termino corriente eléctrica, o simplemente corriente, se emplea para describir la tasa de

flujo de carga que pasa por alguna región de espacio

La corriente continua es un movimiento de electrones. Cuando los electrones circulan por un

conductor, encuentran una cierta dificultad al moverse. A esta "dificultad" la llamamos

Resistencia eléctrica.

La resistencia eléctrica de un conductor depende de tres factores que quedan recogidos en

la ecuación que sigue:

Un campo eléctrico puede existir en el conductor en este caso debido a que estamos

tratando con cargas en movimiento, una situación no electrostática.

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



3

Considere un conductor de área transversal A que conduce una corriente I. La densidad de

corriente J en el conductor se define como la corriente por unidad de área.

Donde J tiene unidades del Sistema Internacional A/m2. La expresión es válida sólo si la

densidad de corriente es uniforme y sólo si la superficie del área de la sección transversal A

es perpendicular a la dirección de la corriente.

Es muy común que la densidad de corriente sea proporcional al campo eléctrico. Donde la

constante de proporcionalidad σ recibe el nombre de conductividad del conductor

I= ƒj.n.da n= vector unitario normal

J= I/A J= densidad de corriente

J= σ.E σ = Conductividad del conductor

También:

E = d.J d = Resistividad

Ahora consideremos un trozo de un de conductor:

Fig. Nº1: Trozo de un conductor

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



4

Una forma de la ley de Ohm útil en aplicaciones prácticas puede obtenerse considerando un

segmento de un alambre recto de área de sección transversal A y longitud e.

Una diferencia de potencial V =Vb — Va se mantiene a través del alambre, creando un

campo eléctrico en éste y una corriente.

Se cumple que:

V=(d.L / A).I = R.I

Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que

tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.

Triángulo de la ley de Ohm

V=IxR I=V/R R=V/I

Fig. Nº2: Ley de Ohm

Se dan 3 Casos:

Con la resistencia fija. La corriente sigue a la tensión. Un incremento en la tensión, significa

un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en la

tensión.

Con el voltaje fijo. Un incremento en la corriente, causa una disminución en la resistencia y

un incremento en la resistencia causa una disminución en la corriente.

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



5

Con la corriente fija. El voltaje sigue a la resistencia. Un incremento en la resistencia, causa

un incremento en el voltaje y un incremento en el voltaje causa un incremento en la

resistencia.

2.2 TIPOS DE CIRCUITOS A CONSIDERAR:

2.2.1 CIRCUITO EN SERIE

Fig. Nº3: Circuito en Serie

2.2.2 CIRCUITO EN PARALELO

Fig. Nº4: Circuito en Paralelo

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



6

2.2.3 EN NUESTRO CASO UNA FUENTA VARIABLE:

Fig. Nº5: Circuito con fuente variable

2.3 PROCESO EXPERIMENTAL:

Realizaremos algunas actividades en el campo de la electricidad como, en este caso para la

ley de Ohm armamos el circuito de acuerdo al esquema mostrado en el diseño. Con la

ayuda del potenciómetro vamos a variar la intensidad de corriente I y la diferencia de

potencial V. Los resultados serán anotados correspondientes a la tabla 1.

3. DISEÑO:

Fig. Nº6: Diseño del circuito

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



7

4. EQUIPOS Y MATERIALES:

• Un potenciómetro de 50Ω . • Una caja de resistencias. • Cables de conexión con cabeza tipo cocodrilo • Un reóstato. • Una fuente de voltaje. • Un amperímetro. • Un voltímetro.

5. VARIABLES INDEPENDIENTES

La resistencia que se obtuvo gracias al reóstato que actuó como resistencia fija.

6. VARIABLES DEPENDIENTES:

Serian el voltaje (V) y la corriente (I), medidas con el voltímetro y amperímetro

respectivamente.

7. PROCEDIMIENTO

Procedemos a calibrar los instrumentos de medición, luego armamos el circuito de acuerdo

al diseño. Se realiza la experimentación.

Manteniendo constante la resistencia, con la ayuda del primer reóstato variar la corriente y la

diferencia de potencial.

Los diversos valores que nos da la lectura del amperímetro y voltímetro se anotan en la

tabla Nº 1.

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



8

7.1 MEDICIONES

7.2 Mediciones Directas

Tabla Nº 1

R = 7 Ohms Nº V(mV) I(mA)1 0.1 0.02 2 0.5 0.08 3 1 0.15 4 1.5 0.23 5 2 0.30 6 2.5 0.37 7 3 0.44 8 3.5 0.52 9 4 0.60 10 5 0.75

7.3 Mediciones indirectas

Nº Resistencias (Ω)1 5 2 6.25 3 6.67 4 6.52 5 6.67 6 6.75 7 6.82 8 6.73 9 6.67 10 6.67

Resistencia Promedio: 6.48 Ω

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



9

7.4 Error Experimental

1007

48.67×

− % = 15.43%

7.5 Grafica en papel milimetrado

Fig. Nº7: Grafica V vs I

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



10

7.6 Análisis de datos

7.6.1 Al aumentar la corriente eléctrica ¿Cómo varia la diferencia de potencial para una resistencia constante?

La diferencia de potencial disminuye ya que según la formula iRV = , es directamente

proporcional a la corriente cuando se mantiene constante la resistencia.

7.6.2 ¿Para que materiales se cumple Ley de Ohm y en que condiciones puede no cumplirse?

La ley de Ohm, es una propiedad específica de ciertos materiales, y no una ley general del

electromagnetismo, como los es, por ejemplo, la ley de Gauss.

La ley de Ohm depende del material de la resistencia y donde a la vez dicha resistencia se

mantiene con un valor constante donde lo que se puede hacer variar es la tensión para

poder hacer así relacionar óptimamente las variables que nos conduzcan a analizar la

proporcionalidad y los inversos entre las variables que son voltaje y corriente, y la constante

que es la resistencia.

Los materiales que cumplen con la relación lineal de Ohm reciben el nombre de materiales

ohmicos, mientras que a los materiales que no cumplen con la ley de Ohm se les llama

materiales no ohmicos.

8. CUESTINARIO

8.1 ¿Como varia la diferencia de potencial entre los terminales de una fuente al aumentar la densidad de la corriente? ¿Por qué?

Según la ley de Ohm para un trozo de conductor (V Ljρ= ) se puede apreciar que la

densidad de la corriente en directamente proporcional a el voltaje o a la diferencia de

potencial, esto quiere decir que si aumenta la densidad de corriente, aumenta el diferencial

de potencial.

8.2 Analizar la diferencia entre resistividad y resistencia.

Todas las sustancias se oponen en mayor o menor grado al paso de la corriente eléctrica,

esta oposición es a la que llamamos resistencia eléctrica. A los materiales buenos

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



11

conductores de la electricidad tienen una resistencia eléctrica muy baja, los aisladores

tienen una resistencia muy alta.

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus

desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por

metro (Ω·m, a veces también en Ω·mm²/m).

En conclusión la resistivilidad es una propiedad del material y la resistencia es una

propiedad del objeto.

8.3 Explique la semejanza de conductividad eléctrica con la conductividad térmica.

La conductividad eléctrica es 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 (y huecos en el caso de

los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las

características más importantes de los materiales.

La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de

conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de

una sustancia de transferir el movimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas

adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto.

En conclusión las semejanzas son que las dos varían conforme aumenta la temperatura y

que las dos son dos formas de cómo pasa diferentes formas de energías por diferentes

cuerpos.

8.4 Analizar las conducciones eléctricas en los metales.

La conducción eléctrica es el movimiento de partículas eléctricamente cargadas a través de

un medio de transmisión (conductor eléctrico). El movimiento de las cargas constituye una

corriente eléctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la existencia de

un campo eléctrico, o debido a un gradiente de concentración en la densidad de carga, o

sea, por difusión. Los parámetros físicos que gobiernan este transporte dependen del

material en el que se produzca.

SOLO

PAR

A IN

FORM

ACIO

N



12

La conducción en metales y resistencias está bien descrita por la Ley de Ohm, que

establece que la corriente es proporcional al campo eléctrico aplicado.

Los metales son buenos conductores de la electricidad y del calor porque tienen espacios

sin rellenar en la banda de energía de valencia. En ausencia de campos eléctricos, la

conducción eléctrica se produce en todas direcciones a velocidades muy elevadas. Incluso a

la temperatura más fría posible - en el cero absoluto - la conducción eléctrica puede aún

darse. Cuando se aplica un campo eléctrico, un ligero desequilibrio desarrolla un flujo de los

electrones móviles. Los electrones de esta banda pueden verse acelerados por el campo

porque hay multitud de estados cercanos sin rellenar en la banda.

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Realizar la conexión de los instrumentos para protección de ellos mismos

• Reconocer el orden y funcionamiento del potenciómetro y sus tres terminales.

• Los resultados teóricos de los valores de las distintas resistencias han sido satisfactorios lo

que nos lleva a la conclusión de que la ley de Ohm se cumple claramente en las

experiencias llevadas a cabo.

10. BIBLIOGRAFIA

• Resnick – Halliday. Física Parte II. Editorial Continental. Edición Actualizada. 1971.

España. Pág. 971 - 973

• Humberto Leyva Naveros, Electrostática y Magnetismo, Ed. Publicaciones Moshera, 1999,

Lima, Pag: 120-134.

• Física Tomo II Raymond A. Serway

• http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

• www.wikipedia.com

• www.tecnoedu.com

LABORATORIO Nº 4 FISICA III PARA INFORMACION UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA...

Documents

Transcript of LABORATORIO Nº 4 FISICA III PARA INFORMACION UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA...