”Universidad MAYOR DE SAN MARCOS”

FACULTAD DE MATEMÁTICA

E.A.P COMPUTACIÓN CIENTÍFICA

LABORATORIA DE FÍSICA (EXPERIENCIA 3)

TEMA:

INSTRUMENTACIÓN Y LEY DE OHM

ALUMNO:

PALOMINO ÑAUPARI, DANIEL ALCIDES

PROFESOR:

M. LLOSA

2015

PRESAGIO:

En este informe se verá la importancia de la ley de OHM y su instrumentación, se comienza por la instrumentación, que se trata de poder aprender el funcionamiento de los materiales a usar y poder implementar estos materiales en la experimentación con la ley de OMH, la segunda parte que trata específicamente de la LEY DE OHM, en esta parte se experimenta con esta famosa ley, se realizan experimentos para saber cómo es que esta es comprendida y aplicada en el campo de la física.

OBJETIVOS: (INTRUMETACIÓN)

1. Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso de corriente en los experimentos de electricidad y magnetismo.

2. Conocer el área de operación de los instrumentos y determinar sus lecturas.

3. Identificación de los valores de Resistencia.

OBJETIVOS: (LEY DE OHM)

1. Verificar en forma experimental, la Ley de Ohm.

2. Conocer los principios acerca de intensidad, flujo y densidad de

corriente.

3. Comprender los principios de resistividad, y resistencia eléctrica.

4. Conocer el principio y comportamiento de la diferencia de potencial, y su relación con la Ley de Ohm.

INSTRUMENTACIÓN Y LEY DE OHM

A) INSTRUMENTACIÓN

2.- MATERIALES.

RESISTENCIAS

3.- FUNDAMENTO TEÓRICO

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

Los electrones se pueden mover con mayor velocidad mientras mayor sea la intensidad de la tensión aplicada y menor sea la resistencia que la red de átomos oponga a su paso. La intensidad de corriente I se define como la carga Q que fluye por una unidad de tiempo a través de una sección transversal del conductor, esto es:

I=QT

La unidad con la que se designa la intensidad de la corriente es el amperio (que se abrevia con A.)

RESISTENCIA ELÉCTRICA:

Si una corriente eléctrica circula a través de un conductor, los portadores de carga libres (electrones libres) se mueven entre los átomos de la red. En este caso siempre se producen colisiones entre los átomos, por lo cual, los electrones libres se ven rechazados y, de esta manera, se enfrenta su movimiento. El conductor opone una resistencia al paso de la corriente eléctrica que debe ser vencida por la tensión.

R=ρlA

La constante de material ρ indica la resistencia especifica (Resistividad) del material conductor en la unidad Ω mm2/m, les la longitud del conductor, en m, y A la seccion transversal del conductor en mm2.

Simbología de las resistencias

Las imágenes siguientes muestran los símbolos gráficos de diferentes tipos de resistencias,

lA

ρ

Resistencia con contacto deslizante

Resistencia variableResistencia común

Existen resistencias en muchos diseños.

Codificación por colores de las resistencias.

El siguiente grafico ilustra la codificación.

Para la resistencia representada en la parte superior, a partir de los dos primeros aros (amarillo y violeta), se obtiene un valor decimal de 17 y , a partir del tercer aro (rojo) un factor de 102, con lo que se obtiene un valor total de resistencia de: R=10.102Ω =1000Ω=1KΩ. La codificación de colores para la tolerancia está indicada en la siguiente tabla:

En la resistencia representada en la página anterior, el aro derecho es de color dorado; la resistencia posee, por tanto, una tolerancia de ±5%.

La tabla siguiente indica los valores codificados de las resistencias:

1ra cifra 2da cifra Factor Tolerancia

PROCEDIMIENTO

Llenar la tabla 1 con los valores de las resistencias del tablero de resistencias con sus respectivas tolerancias.

*Los valores de la tabla 1 se obtuvieron del siguiente tablero de resistencias:

TABLA 1

B) LEY DE OHM

INTRODUCCION:

Circuito eléctrico, trayecto o ruta de una corriente eléctrica. El término se utiliza principalmente para definir un trayecto continuo compuesto por conductores y dispositivos conductores, que incluye una fuente de fuerza electromotriz que transporta la corriente por el circuito. Un circuito de este tipo se denomina circuito cerrado, y aquéllos en los que el trayecto no es continuo se denominan abiertos. Un cortocircuito es un circuito en el que se efectúa una conexión directa, sin resistencia, inductancia ni capacitancia apreciables, entre los terminales de la fuente de fuerza electromotriz.

10 Banda 2º Banda 3º Banda 4º Banda Valor de RA 6 8 10 ±5% 680±5%B 3 3 1 ±10% 33±10%C 3 9 1 ±5% 39±5%D 4 7 1 ±5% 47±5%E 8 2 1 ±5% 82±5%F 1 2 10 ±5% 120±5%

MATERIALES:

1 Amperímetro

1 Voltímetro

1 Fuente

1 Caja de Resistencias

1 Reóstato

1 Transformador de 220 a 110 voltios

1 Interruptor

5 Conexiones

FUNDAMENTO TEORICO:

Nociones Básicas:

1. CIRCUITOS ELÉCTRICOS:

La manera más simple de conectar componentes eléctricos es disponerlos

de forma lineal, uno detrás del otro. Este tipo de circuito se denomina

“circuito en serie”, como el que aparece a la izquierda de la ilustración

Figura(1). Si una de las bombillas del circuito deja de funcionar, la otra

también lo hará debido a que se interrumpe el paso de corriente por el

circuito. Otra manera de conectarlo sería que cada bombilla tuviera su

propio suministro eléctrico, de forma totalmente independiente, y así, si una

de ellas se funde, la otra puede continuar funcionando. Este circuito se

denomina “circuito en paralelo”, y se muestra a la derecha de la ilustración.

Figura(1)

2. ELEMENTOS DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO:

Símbolos de algunos elementos de un circuito eléctrico.

3. LEY DE OHM

La corriente que fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias

leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así

llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según la

ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por

resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz

aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del

circuito. Esta ley suele expresarse mediante la fórmula I = V/R, siendo I la

intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R

la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos

eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente

alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de

CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y

capacitancias.

Un circuito en serie es aquél en que los dispositivos o elementos

del circuito están dispuestos de tal manera que la totalidad de la corriente

pasa a través de cada elemento sin división ni derivación en circuitos

paralelos.

Cuando en un circuito hay dos o más resistencias en serie, la resistencia

total se calcula sumando los valores de dichas resistencias. Si las

resistencias están en paralelo, el valor total de la resistencia del circuito se

obtiene mediante la fórmula:

En un circuito en paralelo los dispositivos eléctricos, por ejemplo

las lámparas incandescentes o las celdas de una batería, están dispuestos

de manera que todos los polos, electrodos y terminales positivos (+) se

unen en un único conductor, y todos los negativos (-) en otro, de forma que

cada unidad se encuentra, en realidad, en una derivación paralela. El valor

de dos resistencias iguales en paralelo es igual a la mitad del valor de las

resistencias componentes y, en cada caso, el valor de las resistencias en

paralelo es menor que el valor de la más pequeña de cada una de las

resistencias implicadas. En los circuitos de CA, o circuitos de corrientes

variables, deben considerarse otros componentes del circuito además de la

resistencia.

La intensidad de corriente I aumenta si aumenta la tensión U

y disminuye si aumenta la resistencia R. Aquí, la intensidad

de corriente varía proporcionalmente a la tensión y de

manera inversamente proporcional a la resistencia.

La ley de Ohm se puede entonces expresar por medio de la siguiente

fórmula:

I=URoU=I∗Ro R=U

I

Nota: Las resistencias para las que es valida la ley de Ohm (esto es, la

proporcionalidad entre la corriente y la tensión) se denomina resistencias

óhmicas. Los conductores metálicos son, por lo general, resistencias

óhmicas, mientras que, por ejemplo, las resistencias de fluidos conductores

no cumplen con la ley de Ohm.

COMPROBACIÓN ANALÓGICA DE LA LEY DE OHM

VARIACIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE MANTENIENDO LA

RESISTENCIA CONSTANTE

FIGURA 1

VOLTAJE (V) 1 2 3 4 5 6 7INTENSIDAD

(A)0.5 0.8 1.1 1.4 1.7 2.1 2.4

TABLA 1

VARIACION DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO

CONSTANTE EL VOLTAJE

Usando 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 varié la posición del cursor del reóstato para cada lectura.

TABLA 2

VARIACION DE LA DIFERENCIA DE POTECIAL Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE

Arme el circuito de la figura 2 varíe los valores de la 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 posición del cursor de reóstato.

Figura 2

RESISTENCIA ()

300 100 150 200 450 550 999

INTENSIDAD (A)8.0 mA

19.0 mA

13.0 mA

10.0 mA

5.0 mA

5.0 mA.

3.0 mA

TABLA 3

CUESTIONARIO:

1. ¿Cuántas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos), indique su mínima y máxima lectura en cada escala.

Amperímetro analógico: es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando en un circuito eléctrico este se mide en ampere, es análogo por que la indicación de la medida es a través del desplazamiento de una aguja que está sujeto con un eje para su movimiento, este movimiento se ejecuta a través de un embobinado que es el que recibe el voltaje acompañado de su potencia que es el ampere, dependiendo del ampere la aguja se desplazara más. Tiene 3 escalas, su lectura es de 0.001 – 0.15 A, 0.02 – 1 A y 0.1 – 15 A.

Voltímetro: es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico, este se conecta en forma paralela con los elementos que se mide. El voltímetro no debería hacer cambiar el voltaje ni la corriente que se está midiendo, pero esta medición ideal solo se lograría si el voltímetro no toma corriente alguna del circuito de prueba. Sin embargo la mayoría de los voltímetros reales trabajan tomando una corriente pequeña, pero finita y por lo mismo también perturban el circuito de prueba hasta cierto grado. El voltímetro tiene 3 escalas, su lectura es de 0.1 – 3 V, 0.5 – 15 V y 0.2 – 10 V.

Caja de Resistencia: Sirven para intercalaren un circuito de resistencias conocidas. Constan de unos carretes de hilo conductor muy fino, de resistencias conocidas instaladas en series sobre una pieza metálica de resistencia prácticamente nula; esta pieza está partida por varios sitios, verificando la unión eléctrica de los extremos de los carretes. Todo el

RESISTENCIA ()

1 m

3 m

4.5 m

5.2 m

6.5 m

8.5 m

9.99 m

VOLTAJE (V) 1 2.9 2.99 4.9 5.8 7.8 8.3

material se instala en una caja de material aisladora. Esta caja nos permite variar el valor que nosotros queremos desde 1 hasta 999.

Reóstato o Potenciómetro: El reóstato es una de las dos funciones eléctricas del dispositivo denominado resistencia variable, resistor variable o ajustable. La función reóstato consiste en la regulación de la intensidad de corriente a través de la carga, de forma que se controla la cantidad de energía que fluye hacia la misma; se puede realizar de dos maneras equivalentes: La primera conectando el cursor de la resistencia variable a la carga con uno de los extremos al terminal de la fuente; la segunda, conectando el cursor a uno de los extremos de la resistencia variable y a la carga y el otro a un borne de la fuente de energía eléctrica, es decir, en una topología, con la carga, de circuito conexión serie.

2. Investigue de qué otra manera se determina el valor de una resistencia. (Sin código de colores).

También están las resistencias SMD que consta de un código de números y letras (alfa-numérico):

- Código de Resistores con 3 Dígitos

La más común emplea 3 dígitos y es muy similar a la codificación con

colores. Los primeros dos números indican los dos primeros dígitos del

valor de la resistencia mientras que el tercero nos indica la cantidad de

ceros (factor de multiplicación).

4700 Ω

-- Código de Resistores con 3 Dígitos

La codificación que emplea 4 dígitos es usada en los resistores con

bajas tolerancias +/- 1% o menor. En este caso los primeros 3 dígitos de

indican el valor numérico de la resistencia y el cuarto dígito la cantidad

de ceros que se debe poner a continuación.

47000 Ω

- Codificación EIA-96

Además de los códigos de 3 o 4 dígitos, se está comenzando a utilizar la

nueva norma EIA-96 empleada en resistores con tolerancias del 1%. Al

irse utilizando resistores con un gran valor de resistencia el espacio

disponible, aún empleando la codificación de 4 dígitos, es poco para

poder anotarlo y debido a esto surge está codificación.

Emplea tres caracteres para indicar el valor de la resistencia: los dos

primeros son números e indican los 3 dígitos más significativos del valor

de resistencia, el tercer carácter es una letra que indica el multiplicador

(cantidad de ceros a agregar). Al usar una letra se evita confusión con la

codificación de 3 números.

Los códigos de los multiplicadores utilizados son:

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

4. Grafique e intérprete V versus I , I versus R y V versus R , en papel milimetrado, y compare los valores encontrados a partir del análisis del gráfico con los valores de R, I y V de las tablas 1, 2 y 3

La grafica de R versus I, es una recta, tiene pendiente negativa debido a que son inversamente proporcionales y la gráfica de V versus I y V versus R, son rectas y tiene pendiente positiva debido a que son directamente proporcionales.

- Las gráficas están estas adjuntadas (dibujadas en papel milimetrado)

5. Considere una lámpara que tiene aproximadamente 50.5 y por la cual pasa una corriente de 25 m A ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se cumplirá la ley de ohm?

Solución: Datos

*resistencia de la lámpara = 50.5 ohms

*Intensidad de corriente = 25x10^-3 amperios

Usaremos la ecuación de la ley de OHM:

V=IR

V=25x10^ (-3) x 50.5

V=1.2625 v

El voltaje aplicado es 1.2625 voltios.

6. Con respecto a la ley de Ohm podemos decir:

i) Se cumple en materiales conductores y semiconductoresii) La pendiente de la gráfica voltaje vs. Intensidad da como

resultado el valor de la resistenciaiii) Que la ley de matemática que la gobierna es I = V / R y sirve

tanto para corriente continua como alterna

I. La ley de OHM dice que todos los cuerpos ofrecen resistencia al paso de la energía eléctrica. En otras palabras todos los materiales satisfacen la ley de OHM, eso quiere decir que tienen resistencia eléctrica, algunos en mayor y otros en menor magnitud.II. La pendiente de la gráfica intensidad vs. voltaje da como resultado el valor de la resistenciaIII.La ley de Ohm es tanto para corriente constante como variable y si varía cambiando el signo (alterna) la ley se cumple igual.

o) VFV

CONCLUSIONES:

- La ley de OHM es muy importante ya que nos permite saber con presión la medida de una variable sabiendo las otras dos.

- Las resistencias no solo se miden en el código de colores si no que existe otros tipos de escala por, ejemplo, la escala de letras, aunque no es muy usada a comparación con la de colores.

- Los instrumentos que usamos para medir los voltios, la intensidad, y la resistencia son de gran importancia ya que si ellos tendríamos que hacer un ardua trabajo para medir esas variables de manera rudimentaria o indirecta.

SUGERENCIAS:

- Se sugiere agilizar el proceso de experimentación a que eso no es bueno, ya que no puede conducir a errores, pero permitirá realizar todos los experimentos explicados en el manual de laboratorio.

- Mejorar el proceso de comprensión entre compañeros.- Que la condición de los materiales pueda ser mejorados.

BIBLIOGRAFIA:

- Manual de laboratorio de Electricidad y Magnetismo – Física III- SERWAY – JEWETT. Física, para ciencias e ingeniería. Séptima

edición. 640 pág.- FISICA CON ORDENADOR: -

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/elecmagnet.htm- Ayuda Electrónica – Códigos de resistencia SMD

http://ayudaelectronica.com/codigo-de-resistencias-smd/