Ley De Ohm Informe Fis 102

EXPERIMENTO. AP. NM. GRUPO. DOCENTE. AUXILIAR. FECHA.

LEY DE OHM Univ. Guzmán Vargas Jaime A Ing. Oscar Febo Flores M. Univ. Rosina García 25 de Mayo 2015

LEY DE OHM PLANEAMIENTO DEL EXPERIMENTO INTRODUCCIÓN La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son: 1.

Tensión o voltaje (E), en volt (V).

2.

Intensidad de la corriente (I), en ampere (A) o sus sub múltiplos.

3.

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

), o sus

Circuito eléctrico compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica y el flujo de una< intensidad de corriente.

LEY DE OHM La ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor 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:

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).

INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL VOLTÍMETRO: El circuito de la figura 2 tiene el atributo que el voltímetro lee directamente la caída de voltaje en la resistencia pero en cambio, el amperímetro lee la intensidad que circula por la resistencia más la que circula por el voltímetro. El voltímetro para funcionar requiere de un bobinado, mismo que se constituye en una resistencia metálica RV “resistencia interna del voltímetro”.

INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL AMPERÍMETRO: El circuito de la figura 3 tiene el atributo que el amperímetro lee directamente la intensidad de corriente en la resistencia pero en cambio, el voltímetro lee la diferencia de potencial entre “u” y “v”, o sea, la caída de tensión en la resistencia más la que cae en el amperímetro. El amperímetro para funcionar requiere de un bobinado, mismo que se constituye en una resistencia metálica RA “resistencia interna del amperímetro”.

FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS:

OBJETIVOS   

Validar la Ley de Ohm. Cálculo de una resistencia mediante la Ley de Ohm. Interpretar la influencia de las resistencias internas de los instrumentos de medida.

MATERIAL Y EQUIPO      

Tablero de resistencias Amperímetro Voltímetro Fuente de voltaje fem regulable (si no se dispone de una fuente regulable, usar el circuito con reóstato para variar el voltaje) Cables de conexión Multímetro

PRESENTACIÓN DE RESULTADOS REPRESENTACIONES GRÁFICAS

Calculo para INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL VOLTÍMETRO:

Por análisis de regresión lineal se obtiene los siguientes resultados : Vi2 = 521.736

ii2 = 18.434

Vi = 65.419

ii = 12.22

A = - 0.075184

i =

Vi ii= 97.96

B = 0.20079605

r = 0.99329965

( 521.7 )( 12.22 )− (65.42 ) ( 97.96 ) 12 ( 97.96 )−( 65.42 ) (12.22 ) + 12 (521.7 )−( 65.42 )2 12 (521.7 )−( 65.42 )2

i = - 0.01657

xV

0.1898 V

12 ( 97.06 )−( 65.42 ) (12.22 ) r=

√[ 12 ( 521.7 )−( 65.42 ) ] ⌊12 ( 18.43 )−( 12.22 ) 2

2

⌋

r = 0.9966384231

Calculo para INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL AMPERÍMETRO:

Por análisis de regresión lineal se obtiene los siguientes resultados : Vi2 = 389.3

ii2 = 9.174

Vi = 59.33

ii = 8.800

A = - 0.1034113

i =

Vi ii= 59.48

B = 0.17303884

( 389.3 )( 8.8 ) −( 59.33 )( 59.48 ) 13 ( 59.48 ) −( 59.33 )( 8.8 ) + 13 ( 389.3 )−( 59.33 )2 13 ( 389.3 )−( 59.33 )2

i = - 0.06681

r = 0.988343598

xV

0.1628 V

13 ( 59.48 )− (59.33 )( 8.8 ) r=

√[ 13 ( 389.3 )− (59.33 ) ] ⌊ 13 ( 9.174 )−( 8.8 ) ⌋ 2

2

r = 0.9890555156

VALIDACIÓN DE LA HIPÓTESIS Prueba de hipótesis calculo para INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL VOLTÍMETRO:

Si/V =

√

0.2959+ 0.6974+1.664+2.632+5.792+12.57+22.69+ 31.78+42.23+52.18+65.09+ 92.18 12−2

5.742

Sa = 5.742

√

521.7 2 12 ( 521.7 )−( 65.42 )

= 2.996837378

=

|−0.0166−0| tcalc =

2.997

= 5.633x10-3

La HO se hace valida porque para

y n = 12 -2 = 5 ttab = 3.169 5.633x10-3  3.169

SG =

√

5.742 1 2 521.7− ( 65.42 ) 12

= 0.4469437169

La resistencia teórica obtenida ohmiometro es R = 33.5Ω GTEO =

1 33.5

= 0.02985 ; B = GEXP = -0.01657

|0.1898−0.02985| tcalc =

0.4469

La HO se hace valida porque para

= 0.3579

y n = 12 -2 = 5 ttab = 3.169 0.3579  3.169

Prueba de hipótesis calculo para INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL AMPERÍMETRO:

Si/V =

8.651 x 10−4 +2.782 x 10−3 +3.226 x 10−4 + 2.890 x 10−5 +2.021 x 10−4 +3.243 x 10−3 +5.329 x 10−3 +¿+ 2.959 x 10 13−2 √¿ = 0.07843

Sa = 0.07843

√

389.3 2 13 ( 389.3 )−( 59.33 )

= 0.03942249262

|−0.06681−0| tcalc =

0.03942

= 1.694824962

La HO se hace valida porque para

y n = 13 -2 = 5 ttab = 3.106 1.695  3.106

0.07843

√

SG =

389.3−

1 ( 59.33 )2 13

= 7.204x10-2

La resistencia teórica obtenida ohmiometro es R = 33.5Ω GTEO =

1 33.5

= 0.02985 ; B = GEXP = 0.1628

|0.1628−0.02985| tcalc =

7.204 x 10−2

La HO se hace valida porque para

= 1.845

y n = 12 -2 = 5 ttab = 3.169 1.845  3.169



En el mismo gráfico, representar la línea ajustada con los datos obtenidos del circuito de la figura 2.

n numero de medición Variable independiente Voltaje Vi Voltio Variable dependiente Intensidad ii Ω

1 0.75 2 0.18

2 1.03 7 0.2

3 1.55 0 0.22

4 2.05

5 3.07

6 4.43

7 5.89

8 6.98

9 8.24

10 9.18

0.38

0.6

0.8

1.02

1.22

1.6

1.8

11 10.2 4 2

12 12 2.22

CIRCUITO FIGURA 2 2.5 2 1.5 Intencidad Ω

1 0.5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

VoltajeVoltio



En el mismo gráfico, representar la línea ajustada con los datos obtenidos del circuito de la figura 2, corrigiendo las lecturas del amperímetro con la ecuación 4. Atreves de la ecuación :

iA = 0.18

(

1+

33.6 6 11.21 x 10

)

n numero de medición Variable independiente Voltaje Vi Voltio Variable dependiente Intensidad ii Ω Variable dependiente Intensidad ii Ω Ajustada con la ecuación 4

= 0.1800005395

1 0.75 2 0.18

2 1.03 7 0.2

3 1.55 0 0.22

4 2.05

5 3.07

6 4.43

7 5.89

8 6.98

9 8.24

10 9.18 1.8

11 10.2 4 2

0.38

0.6

0.8

1.02

1.22

1.6

0.18

0.2

0.22

0.38

0.6

0.8

1.02

1.22

1.6

2.22

1.8

2

2.22

Conclusion los valores de iA e ir la diferencia entre los mismo no es de significancia por lo cual la grafica no sufrirá variación alguna, la grafica será la misma.

12 12

CIRCUITO FIGURA 2 2.5 2 1.5 Intencidad Ω

1 0.5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

VoltajeVoltio



En el mismo gráfico, representar la línea ajustada con los datos obtenidos del circuito de la figura 3.

n numero de medición Variable independiente Voltaje Vi Voltio Variable dependiente Intensidad ii Ω

1 0.77 2 0.08

2 1.19 2 0.18

3 1.87 2 0.22

4 2.22

5 2.78

6 3.34

7 3.95

8 4.43

9 5.06

10 6.81

11 7.48

12 7.72

0.3

0.4

0.42

0.5

0.6

0.8

1

1.1

1.4

11.72 1.8

CIRCUITO FIGURA 3 2 1.5 IntencidaΩ

1 0.5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

VoltajeVoltio



En el mismo gráfico, representar la línea ajustada con los datos obtenidos del circuito de la figura 3, corrigiendo las lecturas del voltímetro con la ecuación 5. Atreves de la ecuación :

VV = 0.772

n numero de medición Variable independiente Voltaje Vi Voltio

0.2 (1+ 33.6 )

= 0776

1 0.77 2

2 1.19 2

3 1.87 2

4 2.22

5 2.78

6 3.34

7 3.95

8 4.43

9 5.06

10 6.81

11 7.48

12 7.72

11.72

Variable independiente Voltaje Vi Voltio Corregida Variable dependiente Intensidad ii Ω

0.77 6 0.08

1.19 9 0.18

1.88 3 0.22

2.23

2.80

3.36

3.97

4.46

5.09

6.85

7.52

7.76

0.3

0.4

0.42

0.5

0.6

0.8

1

1.1

1.4

11.79 1.8

CIRCUITO FIGURA 3 CORREGIDA 2 1.5 IntencidaΩ

1 0.5 0 0

2

4

6

8

10

12

14

VoltajeVoltio

DISCUSIÓN DEL EXPERIMENTO 1. ¿Usted cree que el hecho de escoger una resistencia cementada o una de carbón puede definir el nivel de linealidad de los resultados? R. El nivel de linealidad se define, por ejemplo el que se uso en laboratorio fue de carbón y según algunos autores: La resistencia de carbón típica está formada por polvo de carbón machacado. Para el análisis del comportamiento de esa resistencia la polarizaremos primero en directa y luego en inversa. Se toman los valores con un Amperímetro y un Voltímetro y se representa la I en función de V, con lo que tendremos el comportamiento de la resistencia.

Si polarizo al revés las ecuaciones son las mismas, pero las corrientes y las tensiones son negativas.

Entonces al final nos quedará de la siguiente forma: A esta representación se le llama "Curva Característica" y es una recta, por ello se dice que la resistencia es un "Elemento Lineal". Es más fácil trabajar con los elementos lineales porque sus ecuaciones son muy simples.

2. Enuncie una ecuación equivalente a la Ley de Ohm aplicable a un sistema hidráulico usando las variables presión, caudal y longitud equivalente de tubería.

R. La ecuación equivalente será en base al principio de bernoulli y esta será:

3. ¿Qué conclusiones obtiene respecto a la diferencia de los resultados obtenidos en el experimento entre las dos configuraciones de conexión del voltímetro y amperímetro? R. La conclusión a la cual se llega , INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL VOLTÍMETRO tiene un comportamiento cerca a la linealidad , en el primer circuito las lecturas que se obtuvieron son iguales a los obtenido corrigiendo con la ecuación 4. INFLUENCIA DE LA RESISTENCIA INTERNA DEL AMPERÍMETRO sin embargo el circuito 2 no necesita tanto voltaje para una resistencia que para el primer circuito y las lecturas del segundo tienen mayor exactitud. 4 ¿Considera que la resistencia se mantuvo constante mientras se obtenían lecturas? R. Si existió variación sin embargo, la primera lectura de la resistencia fue de 33.6 Ω y al finalizar el experimento fue de 34.8 Ω, esto significa que la variación fue muy pequeña por lo cual la relevancia de la misma no fue de significancia. 5 ¿Cómo explica que los bobinados de los motores y relés tengan resistencia si están hechos de conductor cobre?.

R. Porque el cobre se encuentra envuelto y

presenta:



Detección por alto nivel o por bajo con señal de corriente alterna para eliminar la deposición de materia en los electrodos (en el RN4 )



Amplia gama de voltajes auxiliares



Los relés se entregan con dos contactos conmutables de 3 amperios a 250 VAC.

6 ¿Cómo sería la representación gráfica i vs V de un superconductor?, averigüe la representación de la curva que relaciona i con V para un diodo. ¿Cómo interpreta esta característica?, ¿su resistencia en el primer y tercer cuadrante?.

R. La curva característica de un diodo es la siguiente:

La curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua. 7 La termo resistencia o RTD un reconocido sensor de temperatura, no es más que una resistencia metálica y cuyo coeficiente de temperatura α (coeficiente olveriano de temperatura) descrito en el capítulo anterior ecuación 4 es constante. Averigüe la curva característica del RTD PT100 y represéntela.

R. Los termómetros de resistencia son sensores de temperatura que operan con base en el principio de la variación de la resistencia eléctrica de un metal, en función de la temperatura, siendo fabricados con hilos de alta pureza de platina, níquel o de cobre. La curva carcterística del RTD PT1000 es la siguinte.

8. La Ley de Joule está dada por: que expresa la cantidad de calor en [W] que disipa una resistencia en un circuito de corriente continua, calcule la potencia máxima que tuvo que soportar la resistencia en el experimento, este cálculo es importante para conocer si se sobrepasó el valor de la potencia nominal (Pn) de la resistencia. R. P= V*I = 13.5*0.6

P= 8,1*1012 (W)

9 ¿Por qué se recomienda trabajar con los valores más bajos de corriente posible?, ¿tiene algo que ver con el calentamiento de los equipos?, explique. R. Los equipos electrónicos constan de una resistencia nominal la cual delimita el rango de voltaje a aplicar par que no exista sobrecarga y evitar así que esta se queme, una señal clara es cuando la resistencia se calienta, por este motivo no es recomendable trabajar con altas resistencias porque se puede llegar más rápidamente a la resistencia nominal. 10 ¿Por qué aquellos elementos que son buenos conductores de electricidad, también lo son para el flujo de calor por conducción? R. Los mejores conductores eléctricos son los metales y sus aleaciones, así mismo, los mejores elementos que propagan calor por conducción son los metales y sus aleaciones, esta es la principal característica que los relaciona.