trabajo ley de ohm
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HISTORIA
En enero de 1781, antes del trabajo de Georg Ohm, Henry Cavendish experimentó
con botellas de Leyden y tubos de vidrio de diferente diámetro y longitud llenados con
una solución salina. Como no contaba con los instrumentos adecuados, Cavendish
calculaba la corriente de forma directa: se sometía a ella y calculaba su intensidad por
el dolor. Cavendish escribió que la "velocidad" (corriente) variaba directamente por el
"grado de electrificación" (tensión). Él no publicó sus resultados a otros científicos a
tiempo, y sus resultados fueron desconocidas hasta queMaxwell los publicó en 1879.
En 1825 y 1826, Ohm hizo su trabajo sobre las resistencias, y publicó sus resultados en
1827 en el libro Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos
matemáticos sobre loscircuitos eléctricos). Su inspiración la obtuvo del trabajo de la
explicación teórica de Fourier sobre la conducción del calor.
En sus experimentos, inicialmente usó pilas voltaicas, pero posteriormente usó
un termopar ya que este proveía una fuente de tensión con una resistencia interna y
diferencia de potencial casi constante. Usó un galvanómetro para medir la corriente, y
se dio cuenta de que la tensión de las terminales del termopar era proporcional a su
temperatura. Entonces agregó cables de prueba de diferente largo, diámetro y material
para completar el circuito. El encontró que los resultados obtenidos podían modelarse
a través de la ecuación:
Donde x era la lectura obtenida del galvanómetro, l era el largo del conductor a
prueba, a dependía solamente de la temperatura del termopar, y b era una constante
de cada material. A partir de esto, Ohm determinó su ley de proporcionalidad y publicó
sus resultados.
1. OBJETIVOS:
LEY DE OHM
Medir corriente y voltaje en un circuito DC.
Determinar la relación matemática entre corriente y voltaje.
Graficar la Ley de Ohm.
Determinar la pendiente de una curva I – V.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:
2.1. Ley de Ohm:
La Ley de ohm establece que la intensidad eléctrica (corriente) que circula entre dos
puntos de una
red es directamente proporcional a la diferencia de potencial (voltaje) entre dichos
puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes.
Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la
resistencia eléctrica. Por lo tanto:
Donde:
I: corriente que pasa a través del objeto en amperes (A).
V: diferencia de potencial de las terminales en volts (V).
G: conductancia siemens (S).
R: resistencia en ohms (Ω)
De esto, podemos decir que, la ley define una propiedad específica de ciertos
materiales por la que se cumple la relación.
V = I.R … (2)
Un conductor cumple la ley de Ohm sólo si su curva V – I es lineal (figura 1), esto es, si
la resistencia (R) es independiente del voltaje (V) y de intensidad eléctrica (I).
En la figura 2 se muestra la configuración básica de un circuito DC.
2.2. Aplicación de la Ley de Ohm:
Para medir corriente, coloque el amperímetro en serie con el ramal o componente a ser
medido. Por lo regular es necesario abrir el circuito para poder insertar el amperímetro
en serie. El amperímetro tiene polaridad, por lo tanto asegúrese de conectar el positivo
y negativo en la dirección correcta. La resistencia interna del amperímetro es muy
pequeña, por lo que no sobrecarga ni altera el circuito en serie medido. La figura 3
muestra un esquema del ensamblado de los equipos.
3. MATERIALES E INSTRUMENTOS:
01 Computadora
01 Prueba de corriente Vernier
Prueba de Diferencial de Voltajes Vernier
01 Protoboard mediano
01 Tarjeta de circuitos Vernier
02 Resistencias
01 Cable UTP de 4 pares
4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
4.1. Procedimiento experimental:
a) Medición de las Resistencias:
Coloca las resistencias a medir sobre el protoboard. Luego, coloca las puntas del
multímetro
una en cada alambre de conexión de la resistencia y reporte el resultado en la tabla
Tabla 1: Valores de las resistencias.
R1 = Naranja/Negro/Marron/Dorado = 30x10±5
R2 = Amarrillo/Violeta/Negro/Dorado = 47x100 ±5 = 47
R(Ω) V.M (Ω) V.T (Ω) ∆R
R1 300.3 300 O.3
R2 47.0 47.0 0
b) Medición de la Intensidad de Corriente y el Voltaje:
Con la fuente de alimentación apagada, conecte la fuente de poder, la
resistencia de 10 Ω,
cables como se muestra en la figura 3.
El profesor debe verificar las conexiones antes de seguir. Gire el control de la
fuente de
alimentación DC a 0 V y vuelva a encender la fuente de alimentación. Poco a
poco aumente la tensión a 6 V. Supervise el medidor en
Logger Pro y describa que sucede cuando la corriente que atraviesa la
resistencia con la diferencia de potencial que cruza la resistencia cambia. Si el
voltaje se duplica, ¿Qué sucede con la corriente? ¿qué tipo de relación cree
usted que exista entre la tensión y la corriente?
Dado que la corriente I es igual V/R, a medida que sube el voltaje la corriente
aumenta.
Una relación lineal entre tensión y corriente, es decir, que la corriente crece
proporcionalmente con la tensión suministrada siempre que la temperatura se
mantenga constante:
V = m . I
Donde “m” s una constante de proporcionalidad que marca la pendiente de la
recta. Esta características de cada conductor, se llama resistencia (R), se mide,
como se dijo anteriormente, en Ohm(Ω), y permite escribir la relación entre
tensión y corriente como:
V = R . I
4.2. Procesamiento de Datos:
Coloca en la tabla 2 los valores teóricos para cada resistencia.
Coloca las resistencias a medir sobre el protoboard. Luego, coloca las puntas del
multímetro una en cada alambre de conexión de la resistencia y reporte el
resultado en la tabla 2.
Tabla 2: Valores de las resistencias.
R(Ω
)
(Ω) Pendiente de la Regresión Lineal Intercepto Y de la
Regresión Lineal
R1 300 285.9 -0.3235 v
R2 47.0 45.11 -0.07 v
Pot = ml + b
pot = (45.11) l -0.07801
Asegúrese que la fuente de poder este en 0 V. Inicie la colección de datos.
Monitoree el voltaje y 3 la corriente.
Aumente el voltaje de la fuente de alimentación aproximadamente 2 V. Inicie la
colección de datos. Monitoree el voltaje y la corriente.
Repita este proceso hasta alcanzar un voltaje de 6,0 V.
Click en y ajuste la fuente de alimentación de vuelta a 0 V.
Imprima una copia del gráfico. ¿Son la corriente y el voltaje proporcionales?
Repita los pasos anteriores usando diferentes resistencias.
5. RESULTADOS:
R(Ω
)
(Ω) Pendiente de la Regresión Lineal Intercepto Y de la Regresión
Lineal
R1 300 285.9 -0.3235 v
R2 47.0 45.11 -0.07 v
La lectura de la medida de las resistencias es:
Gráficas de las funciones Voltaje vs. Corriente.
Pot = ml + b
Pot = (285.9)l -0-3235
6. CONCLUSIONES DEL LABORATORIO:
Medimos las resistencias y diferencias de potenciales y determinamos que hay
una relación entre ellos.
Concluimos al finalizar la experiencia que sólo la resistencia es óhmica y que no
todos los elementos actúan de la misma manera cuando invertimos su
conexión.
La gráfica de V en función de I resultó ser una recta que pasa por el origen,
hecho que nos da la pauta de que la diferencia de potencial y la intensidad de
corriente son magnitudes directamente proporcionales. La pendiente representa
la resistencia, es decir la constante entre V e i. A partir de la observación del
gráfico y del cálculo anterior, podemos establecer como conclusión que la
resistencia cumple con la Ley de Ohm.
7. BIBLIOGRAFÍA:
SERWAY, Raymond. Física. Tomo II. Iztalapa. Cuarta Edición.
SEAR, Francis. Física Universitaria Volumen 2
JOHNSON, David. Análisis Básico de Circuitos Eléctricos.