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Laboratorio de Física II Práctica Nº 3

Ley de Ohm y Circuitos Eléctricos

Adaptado por: Medina Arias – Abril del 2017 Página 1 de 17

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA”

MUNICIPALIZACIÓN TOCÓPERO

ÁREA DE TECNOLOGÍA

COORDINACIÓN DE LABORATORIOS DE FÍSICA

Laboratorio Física II

Práctica Nº 3

LEY DE OHM Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Adaptado por:

Oscar Medina Arias

Rosangelica Medina Arias

Abril del 2017




Práctica Nº 3

LEY DE OHM Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Revisado por: Ing. Sandy Morales,

Ing. Gixxis Clara, Ing. Carlos

Calanche, Ing. Fermín Díaz

OBJETIVO GENERAL

Verificar el enunciado de la Ley de Ohm mediante un circuito básico y estudiar el comportamiento de

propiedades eléctricas en circuitos en serie, paralelo y combinado.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

Determinar el valor de resistencia nominal mediante el código de colores.

Determinar la intensidad de corriente con el amperímetro analógico.

Determinar la tensión de voltaje con el multímetro digital.

Calcular el valor de la resistencia real aplicando la Ley de Ohm.

Calcular el porcentaje de error entre el valor real obtenido y el valor nominal de la resistencia.

Realizar un gráfico V vs I

Estudiar el comportamiento de intensidad de corriente, tensión de voltaje y resistencia en un

circuito en serie.

Estudiar el comportamiento de intensidad de corriente, voltaje y resistencia en un circuito en

paralelo.

Estudiar el comportamiento de corriente, diferencia de potencial y resistor en un circuito serie-

paralelo.

MARCO TEÓRICO

La LEY DE OHM es una de las leyes básicas más importantes de la teoría eléctrica ya que describe

la relación entre tensión, corriente y resistencia. La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la

corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la

diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se

puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:




(Ecuación 1)

Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (Ω).

CORRIENTE ELÉCTRICA (I). La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de

tiempo que recorre un material. Se debe a

un movimiento de los electrones en el

interior del material. Su símbolo es I, se

mide en Amperio y el símbolo normalizado

para la unidad es A. Para medir la

intensidad de corriente se utiliza el

amperímetro conectándolo en serie. Se

debe observar la polaridad para el caso

de corriente continua (C.C) Ver figura

N°1.

DIFERENCIA DE POTENCIAL (V). La tensión, voltaje o diferencia de potencial es una magnitud

física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado,

provocando el flujo de una corriente eléctrica. La diferencia de potencial, también se define como el

trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para

moverla de un lugar a otro; puede ser una batería, una pila, un dinamo, un enchufe, una celda

solar, entre otros. Su símbolo es V o E, se mide en Voltios y el símbolo normalizado para la

unidad es V. El voltímetro se conecta siempre en paralelo. Como se muestra en la Figura N°2, se

debe observar la polaridad para el caso de corriente continua (C.C).




RESISTENCIA (R). Se denomina resistencia eléctrica, a la dificultad u oposición que presenta

un cuerpo al paso de una corriente eléctrica para circular a través de él. El resistor es uno de los

componentes de mayor uso en los circuitos eléctricos el cual se denota con la letra R. La unidad de

Resistencia es el ohm, el símbolo normalizado para dicha unidad es la letra griega (Ω). El óhmetro se

conecta en paralelo con el

elemento resistivo a medir,

dicho elemento no debe estar

conectado al circuito de lo

contrario puede ocurrir un

error en la medición, como

se muestra en la Figura N°3.

Figura 3. Medición de la Resistencia




CIRCUITO ELÉCTRICO

Es la combinación de componentes eléctricos conectados entre sí y a una fuente de tensión, la cual

suministra energía eléctrica al circuito. El circuito eléctrico más simple posee una fuente de tensión

conectada a una carga. La carga puede ser un resistor, una lámpara eléctrica o cualquier otro

componente eléctrico. La carga es así llamada porque “carga la fuente de tensión absorbiendo energía

eléctrica. La representación de un

circuito eléctrico por medio de un

dibujo representativo, que lo

muestra tal como es, es difícil y

trabajosa. en lugar de ello, en la

práctica se acepta asignar a cada

componente del circuito eléctrico

un símbolo convencional. La

descripción l circuito eléctrico por

medio de estos símbolos es un

“Diagrama esquemático” del

circuito eléctrico. La figura 4

Muestra un circuito eléctrico tal

como aparece en la realidad y el

diagrama esquemático.

Figura 4. Circuito Eléctrico. Dibujo real y Diagrama esquemático

TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Circuito En Serie:

Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los

dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros.) se conectan

secuencialmente. El terminal de salida de un dispositivo se conecta al terminal de entrada del

dispositivo siguiente, por ejemplo, el terminal positivo de una pila eléctrica se conecta al terminal

negativo de la pila siguiente, con lo cual entre los terminales extremos de la asociación se tiene una




diferencia de potencial igual a la suma de la de ambas pilas. Esta conexión de pilas eléctricas

en serie da lugar a la formación de una batería eléctrica.

Para una combinación en serie de dos o más resistores (ver Figura Nº 4), las corriente es la

misma en dichos resistores, ya que la cantidad de carga que pasa a través de cada resistor es la misma

en el mismo intervalo de tiempo.

It = I1 = I2 (Ecuación 1)

La diferencia de potencial total en una combinación de resistores en serie es igual a la suma

de los voltajes de cada uno de los resistores que forman dicha combinación.

Vt = V1 + V2 +…Vn (Ecuación 2)

La resistencia total de una conexión en serie de resistores es la suma de las resistencias

individuales y siempre es mayor a cualquier resistencia individual.

Rt = R1 + R2 +…Rn (Ecuación 3)

Figura 4. (a) conexión en serie de dos bombillos. (b) Diagrama de circuitos de dos resistores




Circuito En Paralelo:

El circuito paralelo es una conexión donde, los bornes o terminales de entrada de todos los dispositivos

(generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus

terminales de salida. (Ver Figura Nº 5).

Figura 5. (a) conexión en paralelo de dos bombillos. (b) Diagrama de circuitos de dos resistores

La corriente total en una combinación de resistores en paralelo es igual a la suma de las corrientes de

cada uno de los resistores que forman dicha combinación.

It = I1 + I2 (Ecuación 4)

Cuando los resistores están en paralelo el voltaje es el mismo en cada resistor

Vt = V1 = V2 =…Vn (Ecuación 5)

La resistencia total de dos o más resistores en paralelo está dada por:

(Ecuación 6)




De esta expresión se ve que el inverso de la resistencia total de dos o más resistores

conectados en paralelo es igual a la suma de los inversos de las resistencias individuales.

Además, la resistencia total siempre es menor que la resistencia más pequeña en el grupo.

Circuito Mixto O Combinado

Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos

problemas se trata de resolver primero todos los elementos que se encuentran en serie y en paralelo

para finalmente reducir a la un circuito puro, bien sea en serie o en paralelo. (Ver figura 6).

Figura 6. Circuito Mixto

PRE LABORATORIO

De acuerdo a los datos que se aportan, calcule el valor a las siguientes Resistencias:

a) V1 = 2 V y I1 = 1,81 mA R1 =?

b) V2 = 1,77 V y I2 = 0,8 mA R2 =?

¿Qué desventajas presenta la Ley de Ohm?

En la siguiente figura se muestra un circuito con errores y simbología faltante, corrígelo y

haz el diagrama correcto.




¿Cómo es el sentido de la corriente eléctrica en un circuito? ¿Por qué?

Haz un diagrama de un circuito que contenga: una resistencia, una lámpara, un interruptor,

un amperímetro, un voltímetro y una fuente.

Cuando una lámpara dada está conectada a una batería que se le aplica una diferencia de potencial

(tensión) de 6 V, se observa que su filamento es recorrido por una corriente de 2 A. Calcular:

a) la resistencia de su filamento b) si dicha lámpara es conectada ahora a un voltaje de 1,5

V ¿Qué intensidad de corriente circula por su filamento? c) Si la lámpara es conectada ahora a

otra fuente de tensión entonces por su filamento circula una corriente de 1,5 A. ¿Qué

diferencia de potencial actúa ahora sobre la lámpara?

Si la resistencia de un circuito se reduce a ¼ de su valor original, ¿Qué le sucede a la corriente si

la tensión de la fuente no cambia?

¿Cómo conectaría a los resistores de manera que la resistencia equivalente fuera mayor que

la resistencia individual más grande? De un ejemplo con tres resistores.

Cuándo los resistores están conectados en paralelo, ¿Cuál de los siguientes conceptos seria el

mismo para cada resistor: diferencia de potencial, resistencia o corriente?

¿Un cortocircuito está conectado en serie o en paralelo en relación con el aparato que

protege?

Mencione ejemplos de conexiones en serie y en paralelo en la vida cotidiana.




Si se conectan dos resistores en paralelo, se obtiene una resistencia total de 4/3 Ω cuando se

conectan en serie, se obtiene una resistencia total de 6 Ω. ¿Cuál es el Valor de la Resistencia de

cada uno de ellos?

Al siguiente circuito que se muestra a continuación, Determine:

a) La Resistencia total del circuito

b) La corriente que circula por cada resistor.

c) La diferencia de potencial en el Resistor 3

MATERIALES Y EQUIPOS.

Protoboard.

Caja de componentes.

Multímetro Digital DT 830.

Multitester Analógico PBMT01.

Fuente de alimentación (Cargadores de 5.3, 6 y 9V).




DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA PRÁCTICA

EXPERIENCIA Nº 1. Construir un circuito como el mostrado en la figura Nº 7:

Figura 7. Circuito básico Ley de Ohm

Seleccionar cuatro diferentes valores de resistencias.

Para cada valor de resistencia, establecer cuatro pares de valores de intensidad de corriente (I) y

voltaje (V) con los instrumentos de medición. Esto se logra cambiando el valor de voltaje

(V) y observando el nuevo valor de intensidad de corriente (I).

Con los valores obtenidos en las mediciones llenar la tabla de resultados.

Calcular el valor real de las resistencias mediante la Ley de Ohm y compararlo con el valor

nominal de dichas resistencias.

Para cada valor de resistencia, realizar una gráfica V vs I en papel milimetrado y responda las

siguientes interrogantes:

a) ¿Qué forma tiene la gráfica?

b) ¿Qué representa la pendiente?

c) ¿Cuál es la gráfica más pronunciada? ¿Cuál será la menos pronunciada?

d) ¿Cómo se explica el comportamiento de estas gráficas?




EXPERIENCIA Nº 2.- CIRCUITO EN SERIE.

Una vez preparados los equipos necesarios, se deben seguir las siguientes instrucciones:

Construir un circuito como el presentado en la Figura Nº 8.

Figura 8. Circuito en serie

Seleccionar 2 resistencias R de la caja de componentes.

Establecer un valor en la fuente de alimentación (cargador) y medir los valores de V1 y V2

en las resistencias, y el voltaje total del circuito.

Medir con el multitester analógico la corriente It en el circuito.

Medir con el multímetro digital la resistencia Rt en el circuito.

Cambiar el valor de la fuente de alimentación (cargador) y repetir el procedimiento.

Utilizar esta información para rellenar la Tabla Nº2.

EXPERIENCIA Nº 3.- CIRCUITO EN PARALELO:

Cambiar el circuito por uno del tipo representado en la figura Nº 9, utilizando las mismas

resistencias del experimento anterior.




Figura 9. Circuito en Paralelo

Establecer un valor para la fuente de alimentación (cargador).

Medir con el amperímetro analógico las corrientes I1, I2 e It.

Medir con el multímetro digital la resistencia Rt en el circuito.

Cambiar el valor de la fuente de alimentación (cargador) y repetir el procedimiento.

Utilizar esta información para rellenar la Tabla Nº 3.

EXPERIENCIA Nº 4.- CIRCUITO COMBINADO:

Cambiar el circuito por uno mostrado como en la figura Nº 10, agregando una tercera

resistencia a las dos ya establecidas.

Figura 10. Circuito Combinado

Establecer el valor de Lafuente de alimentación (cargadores)




Medir con el amperímetro la corriente It, del circuito y la corriente de cada resistor.

Medir los valores de V1 y V2, V3 y el Voltaje total del circuito.

Repetir el procedimiento para otro valor de otra fuente de alimentación (cargador)

Utilizar esta información para rellenar el cuadro Nº 4.

RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA PRÁCTICA

TABLA Nº 1.- CIRCUITO BÁSICO LEY DE OHM:

Valor nominal de R

(Ω)

Intensidad de

corriente (mA)

Voltaje (V) Valor real de R (Ω)




TABLA Nº 2.- CIRCUITO EN SERIE:

MAGNITUD DE MEDIDA

Fem R1

(Nominal)

R2

(Nominal)

Rt

(Medida)

Rt

(Calculada)

Vt

(Medido)

Vt

(Calculado)

V1

(Medido)

V2

(Medido)

It

(Medido)

TABLA Nº 3.- CIRCUITO EN PARALELO

MAGNITUD DE MEDIDA

R1

(Nominal)

R2

(Nominal)

Rt

(Medida)

Rt

(Calculada)

Vt

(Medido)

V1

(Medido)

V2

(Medido)

It

(Medido)

It

(Calculado)

I1

(Medida)

I2

(Medida)

TABLA Nº 4.- CIRCUITO COMBINADO

MAGNITUD DE MEDIDA

R1

(Nominal)

R2

(Nominal)

R3

(Nominal)

Rt

(Medida)

Rt

(Calculada)

V1

(Medido)

V2

(Medido)

V3

(Medido)

Vt

(Medido)

Vt

(Calculado)

I1

(Medida)

I2

(Medida)

I3

(Medida)

It

(Medida)

It

(Calculada)




BIBLIOGRAFÍA

Debel E., Caguao A. y Vargas E. Laboratorio de Física II. Electricidad y Magnetismo. Práctica Nº 4.

Mediciones eléctricas y Ley de Ohm en Circuitos DC. 2012. Universidad Nacional Experimental

Francisco de Miranda. Núcleo El Sabino. Punto Fijo, Falcón.

Pérez R. Laboratorio Física II. Práctica Nº 2 Ley de Ohm. 2013. Universidad Nacional Experimental

Francisco de Miranda. Núcleo Los Perozos. Santa Ana de Coro, Falcón.

Pérez R. Laboratorio Física II. Práctica Nº 3 Circuitos en Serie, Paralelo y Combinado. 2013.

Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda. Núcleo Los Perozos. Santa Ana de Coro,

Falcón.

Rojas, D. Teoría y Práctica de Física. 2008. Décima edición. Barquisimeto, Lara.

Página web consultada:

https://hipertextual.com/2015/06/ley-de-ohm

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Tecnologia/circuitos_electricos.htm

ANEXO A

Símbolos Estándar de los Componentes de un Circuito Eléctrico

https://hipertextual.com/2015/06/ley-de-ohm

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Tecnologia/CIRCUITOS_ELECTRICOS.htm




ANEXO B

Código de Colores

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