INSTRUMENTACION Y LEY DE OHM

EXPERIENCIA N° 3

1. OBJETIVOS:

Conocer y aprender a utilizar los instrumentos para la medición de corriente y voltaje.

Comprobar experimentalmente la veracidad de la Ley de Ohm.

Identificar la medida de las resistencias mediantes experimentos y aprender acerca de sus usos.

2. MATERIALES:

01 Fuente de voltaje de CD.

01 Voltímetro.

Cables de conexión. 01 Amperímetro.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO:

CORRIENTE ELECTRICA:

La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente 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.Un material conductor posee gran cantidad de electrones libres, por lo que es posible el paso de la electricidad a través del mismo. Los electrones libres, aunque existen en el material, no se puede decir que pertenezcan a algún átomo determinado.Una corriente de electricidad existe en un lugar cuando una carga neta se transporta desde ese lugar a otro en dicha región. Supongamos que la carga se mueve a través de un alambre. Si la carga q se transporta a través de una sección transversal dada del alambre, en un tiempo t, entonces la intensidad de corriente I, a través del alambre es:

Aquí q está dada en culombios, t en segundos, e I en amperios. Por lo cual, la equivalencia es:

Resistencias

VOLTAJE, TENSIÓN O DIFERENCIA DE POTENCIAL

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica. A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo de la propia fuente< de fuerza electromotriz.

Los instrumentos para medir el voltaje pueden ser los voltímetros (que miden la corriente a través de una resistencia eléctrica fija), los potenciómetros (que balancean el voltaje desconocido contra un voltaje conocido en un circuito puente) y el osciloscopio.

LEY DE OHM:

La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (una batería de 12 voltios) y un resistor / resistencia de 6 ohms (ohmios).

Se puede establecer una relación entre el voltaje de la batería, el valor del resistor y la corriente que entrega la batería y que circula a través del resistor.

Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm.Entonces la corriente que circula por el circuito (por el resistor) es:

I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios.

De la misma fórmula se puede despejar el voltaje en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I x R. Entonces, si se conoce la corriente y el valor del resistor se puede obtener el voltaje entre los terminales del resistor, así:

V = 2 Amperios x 6 ohms = 12 Voltios

Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, se obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I.

Entonces si se conoce el voltaje en el resistor y la corriente que pasa por él se obtiene:

R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms

Es interesante ver que la relación entre la corriente y el voltaje en un resistor es siempre lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor del resistor. Así, a mayor resistencia mayor pendiente.

Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.

Se dan 3 Casos:

Con un valor de resistencia fijo: La corriente sigue al voltaje. Un incremento del voltaje, significa un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en el voltaje.

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

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

RESITENCIA ELECTRICA:

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 frena su movimiento. El conductor opone una resistencia a la corriente eléctrica que debe ser vencida por la tensión:

R=ρLA

PRESENTACIÓN GRÁFICA DE LA RESISTENCIA

Para tres valores de resistencia diferentes, un valor en el eje vertical (corriente) corresponde un valor en el eje horizontal (voltaje).

Las pendientes de estas líneas rectas representan el valor del resistor.

Con ayuda de estos gráficos se puede obtener un valor de corriente para un resistor y un voltaje dados. Igualmente para un voltaje y un resistor dados se puede obtener la corriente.

CODIFICACION POR CODIGO DE COLORES:

METODO VOLTIMETRO – AMPERIMETRO:

Otra manera de determinar el valor de una resistencia desconocida es por medio del método voltimetro-amperimetro. Este método consiste en la aplicación directa de la ley de

ohm m, midiendo la corriente, midiendo la corriente Imque circula a través de una

resistencia incógnita, y simultáneamente la caída de tensión V m originada por la circulación de dicha corriente. Si no se tiene en cuenta la perturbación que los instrumentos introducen en el circuito, la resistencia desconocida será:

Rm=V m

Im

Debido a la utilización de un voltímetro para obtener V m y de un amperímetro para medir Im , el sistema puede presentar ciertos errores sistemáticos debido a la utilización de instrumentos.

4. PROCEDIMIENTO:

Para el experimento se nos ha presentado el siguiente circuito:

Nosotros mediante los implementos que se nos ha proporcionado debemos armar dicho circuito.Empezamos armando el circuito con los conectores y las resistencias, una vez hecho esto conectamos los terminales a la fuente de voltaje respetando siempre la polaridad para no ocasionar daños al equipo ni a los presentes que estamos realizando el experimento.

Lo siguiente que se deberá hacer es encender la fuente de voltaje que suministra energía a todo nuestro circuito y se procederá a medir las intensidades y voltajes que circulan por cada una de las resistencias.Para medir la intensidad que circula por una resistencia es necesario desconectar un extremo del conector que está sujeto a esta, luego conectamos un terminal del amperímetro a esta y el otro terminal lo conectamos a la fuente de voltaje, hacemos esto porque es necesario asegurar que la conexión con el amperímetro se encuentre en serie. También debemos tener presente aquí respetar las polaridades.Para medir el voltaje que circula por cada resistencia no es necesario desconectar como en el caso anterior.Habiendo hecho estos procedimientos, procedemos a anotarlos en las tablas que presentaremos a continuación.

TABLAS:

RESISTENCIAS VALOR TEORICO VALOR EXPERIMENTAL

R1 10±5%Ω 12Ω

R2 33±5%Ω 32Ω

R3 28±5%Ω 28Ω

R4 120±5%Ω 120Ω

R5 41±5%Ω 40Ω

R6 82±5%Ω 80Ω

R equivalente 22.5Ω 24.5Ω

INTENSIDADES VALOR TEORICO VALOR EXPERIMENTAL

I1 0.028 A 0.029 A

I2 0.008 A 0.009 A

I3 0.010 A 0.007 A

I4 0.047 A 0.047 A

I5 0.146 A 0.126 A

I6 0.073 A 0.074 A

I total 0.267 A 0.247 A

VOLTAJES VALOR TEORICO VALOR EXPERIMENTAL

V1 0.288V 0.2V

V2 0.288V 0.2V

V3 0.288V 0.2V

V4 5.713V 5.8V

V5 6V 6V

V6 6V 6V

V total 6V 6V

NOTA: Para obtener los datos de las resistencias se hizo uso tanto del código de

colores como la ley de ohm

5. SUGERENCIAS:Antes de armar el circuito debemos verificar que los cables estén sin daños, es decir sin discontinuidad.Asegurarse que los cables estén conectados de forma correcta.Verificar la escala elegida en cada uno de los instrumentos de medición (voltímetro, amperímetro) ya que de eso dependerá una correcta maldición

6. CONCLUSIONES

La presente experiencia realizada nos deja como conclusión el haber podido de alguna manera comprender el uso de los materiales e instrumentación que usaremos a lo largo de las diversas experiencias que veremos más adelante, así como también su correcta disposición para realizar las experiencias sin deteriorar el material.

Por último cabe resaltar que con esta experiencia se pudo comprobar mediante mediciones indirectas el cumplimiento de la Ley de Ohm, así de esta manera hemos aprendido como están relacionados la corriente eléctrica con los factores que se presentan es su estudio para este caso como son el voltaje y las resistencias. Podemos decir también que debido a las mediciones realizadas se puede apreciar que al variar cada uno de los factores podemos tener una medida de cómo irán variando estos factores con respecto de los demás factores. Debemos agregar además que la Ley de Ohm se cumple con mucha precisión en muchos de los conductores eléctricos que podemos encontrar en la vida común, con un gran intervalo de voltaje y de corriente, así como también la

temperatura. Sin embargo, para muchas sustancias especialmente en los semiconductores, por lo que concluimos que esta ley no se llega a cumplir.