UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE

SAN MARCOS(Universidad del Perú, Decana de América)

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS

Profesora: Mirian Esther Mejía Santillán

Alumnos: David Alonso De La Cruz Huallpa 12130124

Turno: Sección 1

Horario: 10:00 – 13:00

Experiencia N°3:

INSTRUMENTACIÓN Y LEY DE OHM

[UNMSM]

I. OBJETIVOS

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

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

• Aprender amontar circuitos sencillos y medición de Tensión y corriente eléctrica.

• Identificación de los valores de resistencia.

• Verificar experimentalmente la Ley de Ohm.

• Obtener los datos de voltaje y corriente eléctrica en elementos resistivos con el fin de iniciar el estudio de circuitos simples.

• Diseñar y montar circuitos eléctricos con resistencias en serie y paralelo.

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[UNMSM]

II. MATERIALES VISTOS EN CLASE

Tablero de resistencia

Reostato

Caja de resistencia

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[UNMSM]

Amperímetro

Sistema Unitr@in

PRIMERA PARTE: INSTRUMENTACIÓN4

[UNMSM]

I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Corriente Eléctrica

Los electrones se pueden mover con mayor velocidad mientras mayor sea

la intensidad de la tensión y menor sea la resistencia que la red de átomos

oponga a su paso. La intensidad de corriente se define como la carga que

fluye por 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 A).

II. PROCEDIMIENTO

EXPERIENCIA 1A

Circuito sencillo de corriente

En el siguiente experimento se debe mostrar, en primer lugar, que una

corriente puede circular cuando el circuito de corriente se encuentra

cerrado. Para ello se empleará el circuito que se encuentra en la parte

superior de la tarjeta de Circuito de resistencias SO4203-6A, cuya

fuente de tensión continua de 15V se activa automáticamente una vez

que la tarjeta se ha insertado en el experimentador. Una lámpara

incandescente servirá como carga de este circuito. El circuito de

corriente se puede abrir o cerrar por medio de la inserción de diferentes

conectores.

Medición de Tensión

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[UNMSM]

La tensión eléctrica se mide con el voltímetro. La siguiente

representación muestra el símbolo gráfico de un voltímetro.

EXPERIENCIA 1B

Medición directa de la corriente eléctrica

La corriente eléctrica se mide con un amperímetro.

Medición indirecta de corriente

Si no se tiene a disposición un amperímetro, sino únicamente un

voltímetro, se puede determinar también de manera indirecta la

intensidad de la corriente por medio de una medición de tensión. Para

ello se aprovecha la relación que existe entre la corriente y la tensión en

una carga – esto es, la Ley de Ohm. La intensidad de corriente que nos

interesa se obtiene entonces a partir de la ecuación:

I=VR

Siendo: R (resistencia)

V (tensión eléctrica)

EXPERIENCIA 1C

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[UNMSM]

Ejecución del experimento con la resistencia de medición y el

instrumento virtual

Monte el circuito experimental representado a continuación como

muestra nuestra guía.

Resistencia eléctrica

Si una corriente eléctrica circula a través de un conductor, los

portadores de cargas 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 frena su movimiento. El conductor opone una resistencia a

la corriente eléctrica que debe ser vencida por la tensión.

R= ρ ∙ lA

La constante de material ρ indica la resistencia específica del material

conductor en la unidad Ω ∙ mm2/m, l es la longitud del conductor, en m, y

A la sección transversal del conductor en mm2.

Diseños de las resistencias

Las imágenes siguientes muestran los símbolos gráficos de diferentes

tipos de resistencias.

Codificación por colores de las resistencias

7 Resistencia Común

[UNMSM]

El siguiente ilustra la codificación.

La banda 1 indica la primera cifra.

La banda 2 indica la segunda cifra.

La banda 3 indica el factor.

La banda 4 indica la tolerancia.

La codificación de colores para las cifras, factores y tolerancia está

indicada en la siguiente tabla:

Color 1ra cifra 2da cifra Factor ToleranciaPlata --- --- 10−2 ± 10 %

Dorado --- --- 10−1 ± 5 %

Negro --- 0 1 ---Marrón 1 1 10 ± 1 %

Rojo 2 2 102 ± 2 %

Naranja 3 3 103 ---Amarillo 4 4 104 ---

Verde 5 5 105 ± 0.5 %

Azul 6 6 106 ± 0.25 %

Violeta 7 7 107 ± 0.1 %

Gris 8 8 108 ---Blanco 9 9 109 ± 20 %

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[UNMSM]

Llenar la Tabla 1 con los valores de las resistencias del tablero de

resistencia con sus respectivas tolerancias.

Tabla 11° Banda 2° Banda 3° Banda 4° Banda Valor de R

1 (C) Naranja Blanco Negro Dorado 39 ±5 %

2 (B) Naranja Naranja Negro Dorado 33 ± 5 %

3 (D) Amarillo Violeta Negro Dorado 47 ±5 %

4 (E) Gris Rojo Negro Dorado 82 ±5 %

5 (F) Marrón Rojo Marrón Dorado 120 ± 5 %

6 (A) No se realizó debido a que estaba quemado

SEGUNDA PARTE: LEY DE OHM

I. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Si se quiere resumir por medio del cálculo los procesos electrónicos que

ocurren en un circuito sencillo de corriente, o en circuitos más complejos,

es necesario conocer, por una parte, la dependencia que existe entre la

intensidad de corriente I y la resistencia R. Esta dependencia está descrita

por la Ley de Ohm, que debe su nombre al famoso físico alemán. Para ello

se observará, en primer lugar, el circuito sencillo de corriente representado

anteriormente Ley de Ohm:

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[UNMSM]

La intensidad de corriente I aumenta si aumenta la tensión V 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=VR

o V=I ∙ R y R=VI

Nota: Las resistencias para las que es válida 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.

II. PROCEDIMIENTO

Los siguientes componentes son necesarios, para la ejecución de los

experimentos expuestos dentro del marco de este curso: La tarjeta

insertable “Circuitos de resistencias”.

La tarjeta insertable UniTrain-I de Circuitos de resistencias SA4203-6A

permite el análisis de circuitos de corrientes sencillos. Para ello, la tarjeta

se ha dividido en seis sectores.

1. Circuito sencillo de corriente con tensión continua y lámpara

incandescente con carga resistiva.

2. Circuito en serie compuesto por un máximo de tres resistencias.

3. Circuito en paralelo compuesto por un máximo de tres resistencias.

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[UNMSM]

4. Un máximo de seis resistencias conectadas en grupo.

5. Condensadores con resistencia de carga.

6. Bobina de resistencia a carga.

COMPROBACIÓN ANALÓGICA DE LA LEY DE OHM

Variación de voltaje y corriente manteniendo la resistencia constante

Tabla 1Voltaje (V ) 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.5

Intensidad (A) 0.025 0.027 0.032 0.036 0.044 0.049 0.062

Variación de corriente y resistencia manteniendo el voltaje constante

Tabla 2Resistencia (Ω) 45 50 60 70 80 90 100Intensidad (A) 0.044 0.041 0.034 0.029 0.026 0.023 0.021

Variación de diferencial de potencial y resistencia manteniendo la

corriente constante

Tabla 3Resistencia (Ω) 10 12 14 16 18 20 22

Voltaje (A) 1 1.3 1.48 1.67 1.85 2.15 2.22

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III. CUESTIONARIO

1. ¿Cuántas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno

de ellos), indique su mínima y máxima lectura en cada

escala.

• Amperímetro: es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico y 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, y tiene 3 escalas, su lectura es de 0.1 – 3 V, 0.5 – 15 V y 0.2 – 10 V.

• Caja de Resistencia : es una resistencia que nos permite variar el valor que nosotros queremos desde 1 hasta 999.

2. Investigue de que otra manera se determina el valor de una

resistencia. (sin código de colores).

Otra manera de hallar el valor de una resistencia sería por

medio de un multímetro o con la Ley de Ohm, sabiendo la

tensión y la corriente, usando la siguiente ecuación:

R=VI

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[UNMSM]

3. Grafique en un papel milimetrado e interprete V vs I, usando

los valores de la Tabla 1, determine el valor de la pendiente

de la misma.

Usando la ecuación de la pendiente:

m=p∑ Ii V i−∑ I i∑ V i

p∑ V i2−(∑V i)

2

Con ayuda de Excel podemos aplicar la fórmula anterior y tendríamos:

m=30.2472826

4. Grafique e interprete V vs I, I vs R y V vs 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 tiene pendiente negativa debido a

que son inversamente proporcionales y la gráfica de V versus

I, es una recta, tiene pendiente positiva debido a que son

directamente proporcionales.

5. Considere una lámpara que tiene aproximadamente 50.5 Ω y

por la cual pasa una corriente de 25 mA ¿Cuál es el voltaje

aplicado? ¿Se cumple la Ley de Ohm?

Usando la Ley de Ohm:

V=I ∙ R

V=25× 10−3 ×50.5

V=1.2625 V

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[UNMSM]

El voltaje aplicado debería ser 1.2625 voltios pero no

siempre sucede esto ya que la tensión decae por el consumo

de corriente.

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

a. Se cumple en materiales conductores y semiconductores.

Si la Ley de Ohm cumple para materiales conductores y

semiconductores.

b. La pendiente de la gráfica voltaje vs intensidad da como

resultado el valor de la resistencia.

Si, la pendiente de la gráfica da el valor de la resistencia.

0 5 10 15 20 25 30 3505

101520253035

Voltaje vs Intesidad

Intensidad

Volta

je

Como se puede ver en la gráfica Voltaje vs Intensidad.

c. Que la Ley de matemática que la gobierna es I=V / R y sirve

tanto para corriente continua como alterna.

No cumple para corriente alterna ya que la intensidad de

corriente varía.

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IV. CONCLUSIÓN:

Con los aparatos de medición se puede determinar la

intensidad, el voltaje y la capacidad de la resistencia para una

correcta instalación del circuito eléctrico.

Los instrumentos de medición son de uso primordial para

conocer el funcionamiento de un circuito eléctrico.

I. RECOMENDACIONES :

Debemos tener mucho cuidado al momento de hacer las

conexiones puesto que una mala conexión puede averiar

cualquiera de los instrumentos de medición ya sea el

voltímetro o el amperímetro.

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