Experimento Nº 8

5/7/2018 Experimento Nº 8 - slidepdf.com

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Experimento Nº 8

LEY DE OHM

1. Objetivo General

•Estudiar objetiva y experimentalmente la ley de Ohm, para así comprobar la estrecha relación que existe entre la intensidad y el voltaje.

• Como también la incidencia de las resistencias internas de los

instrumentos en la medida de resistencia

.2. Objetivos Específicos

• Apreciar el cambio de tamaño para diversos cambios de temperatura.

• Recopilar los datos de cambios de tamaño y cambios de temperatura.

• Cuantificar el valor del coeficiente de dilatación

3. Teoría de Sustento

Introducción

El descubrimiento de la pila por Volta (1745-1827) constituye la iniciación de

la ciencia de la corriente eléctrica.Galvani (1737-1798) demostró, en 1790, que el

contacto de dos metales diferentes provocaba contracciones en los músculos de la

rana, por lo que atribuyó la creación de ésta electricidad a los nervios y a los

músculos del animal, que comparó con las armaduras de una botella de Leyden.

Volta sorprendido por la necesidad de disponer de dos metales diferentes para

obtener fuertes contracciones, las atribuyó a la electricidad engendrada al entrar en

contacto con éstos dos metales. Tanto Galvani como Volta estaban equivocados,

pero ésta discusión condujo a Volta al descubrimiento de la pila (1800), que

permitió a Nicholson y a Carlisle descomponer el agua. En 1801, Thénard (1777-

1857) demostró que las corrientes eléctricas, como las descargas de las baterías,

podían producir la incandescencia de hilos metálicos (primera idea de la lámpara de

incandescencia). En 1807, Davy (1778-1829) descompuso la álcalis y descubrió,

gracias a la pila nuevos metales.

En 1802, Gautherot descubrió la polarización, y en 1814, Wollaston (1766-1826) inventó un nuevo modelo de pila sucediéndose desde entonces rápidamente

los perfeccionamientos de la pila.En 1829, Becquerel (1788-1878) inventó la

primera pila de dos líquidos. La pila de Daniell (1790-1845) data 1836. Este mismo

año, Grove (1811-1896) construyó una pila con un despolarizante que, modificada

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después por Archereau y Bunsen (1843), se denominó pila de Bunsen.En 1886,

Leclanché inventó un modelo de pila con despolarizante sólido. En 1893, Westoninventó una pila que se eligió en 1908 como patrón de la fuerza electromotriz. las

pila modernas son pilas, de Fery.

Pilas termoeléctricas.

Seebeck (170-1831) señaló en 1821 fenómenos termoeléctricos debidos a unadiferencia de temperatura establecida entre los puntos de unión o soldaduras de dos

metales diferentes.

En 1834, Peltier (1785-1845) descubrió que un circuito constituido por dos

metales diferentes el paso de una corriente provoca efectos térmicos (efecto Peltier)

en 1856, Thomson descubrió el efecto que lleva su nombre. Becquerel clasificó los

metales desde el punto de vista termoeléctrico. Melloni (1798-1854) estudió en 1830

los rayos caloríficos valiéndose de un par termoeléctrico; los pares termoeléctricos

modernos fueron introducidos en 1886 por Henry Le Chatelier (1850-1936).

El paso de la corriente por los metales.

En 1827, Ohm (1787-1854) estableció una relación entre la fuerza electromotriz de

una pila y la intensidad de la corriente que crea un circuito de la resistencia conocida

(Ley de Ohm).

Resistividad.

El concepto de resistencia eléctrica nace de la existencia de materiales conductores y

materiales aislantes y del hecho de que no todos los materiales conducen con igual

facilidad la corriente eléctrica. (desplazamiento de las cargas eléctricas a través de

un material)Experimentalmente se sabe que la resistencia R depende de la longitud del

conductor (l) , la superficie de su sección (S) y el material del que está compuesto el

conductor (k). De aquí se puede hacer la definición de que la resistividad es laresistencia de un conductor en toda su superficie.

R = k l

S

Resistencia.

La resistencia de un conductor varía con la temperatura, en los conductores

metálicos la resistencia crece cuando la temperatura aumenta, en el Konstantán la

resistencia es independiente a la temperatura y en Carbón (grafito) la resistencia

decrece a medida que aumenta la temperatura.

Cuando la resistencia varía con la temperatura, su valor se determina por:

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( )TRRO

∆1

R = Resistencia eléctrica a la temperatura T

R o = Resistencia eléctrica a la temperatura To

α = coeficiente de variación térmica (depende del material)

∆ T = T - To

α es (+) cuando la resistencia crece con el aumento de temperatura

α es (-) cuando la resistencia decrece con el aumento de la temperatura.

Existen resistencias que se construyen con un valor fijo y que ocupan pocovolumen, el valor de éstas resistencias es muy grande comparado con el de los

cables que se utilizan en la conexión de un circuito. Las partes de un circuito cuya

resistencia es despreciable es representado por una línea recta (cables de conexión)

Otro tipo común es la resistencia variable llamada reóstato, que consiste en unaresistencia con contacto deslizante a lo largo de toda su extensión variando de ésta

manera su valor. Un reóstato se representa con el siguiente símbolo.

FIGURA 1

Código de colores.

En los circuitos eléctricos se utilizan resistencias que son pequeños cilindros hechos

de carbón o de porcelana; para conocer el valor de una resistencia se emplea

el código de colores.Generalmente las resistencia están coloreadas de colores que nos indican el

valor y la tolerancia de la resistencia.en la figura 2.

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Negro 0 Marrón 1 Rojo 2

Naranja 3 Amarillo 4 Verde 5

Azul 6 Violeta 7 Gris 8

Blanco 9

Dorado 5%

Plateado 10%

Sin banda 20%

Para utilizar el código de colores, se aconseja emplear la siguiente fórmula

:

DABRC ±10

A B C D

FIGURA 2

Ley de OHM

Si se aplica una diferencia de potencial (d.d.p) a los extremos de un conductor eléctrico, para cada d.d.p. aplicado circulará una intensidad de corriente " I" que solo

depende de las dimensiones del conductor así como del material que lo constituye.

I V = d.d.p. aplicado

(V).

I = Intensidad de corriente A.

R = Resistencia eléctrica (Ω ).V

Si se construye una gráfica de voltaje (d.d.p) aplicada en función de la

intensidad de corriente, se obtiene una línea recta que nos indica que el voltaje

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aplicado es directamente proporcional a la intensidad de corriente. Esta aseveración

es válida si suponemos que la temperatura del conductor se mantiene constante.

V α R

V = R I

A la constante de proporcionalidad se la denomina "Resistencia eléctrica" que

tiene como unidad de medida el ohmio ( Ω ).

I

VR =

Este importante resultado es válido para conductores metálicos y se conoce

como Ley de Ohm. Todo conductor (excepto un superconductor) tiene una

resistencia que es la oposición que éste presenta a la circulación de corriente

eléctrica.

Potencia disipada.

Algunas resistencias traen como dato la máxima potencia que pueden disipar o

la intensidad o la tensión máxima que pueden soportar. Estas magnitudes están

relacionadas por:

mmmIVRIP ⋅

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Donde:

Pm = Potencia máxima disipada

Vm = Voltaje o tensión máxima

Im = Intensidad de corriente máxima

Para realizar el experimento es necesario conectar instrumentos de medida que

cuentan con una resistencia interna, ésta resistencia podría influir y alterar las

lecturas efectuadas. Por ésta razón es necesario hacer un análisis tomando en cuenta

la ubicación de los instrumentos de medida en el circuito y ver si es necesario

corregir los resultados obtenidos.

Los valores de intensidad de corriente y la diferencia de potencial se los puede

medir conectando un amperímetro en serie y un voltímetro en paralelo

respectivamente.

Análisis físico

a) Amperímetro antes de la conexión del voltímetro

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A

+V V FIGURA 4

R V = Fuerza electromotriz (f.e.m.) Voltaje que entrega la fuente

(v)

R a = Resistencia interna del amperímetro

R V = Resistencia interna del voltímetro

Ia = Intensidad de corriente que detecta el amperímetro

Ir = Intensidad de corriente que circula a través de la resistencia.IV = Intensidad de corriente que circula por el voltímetro.

Para éste tipo de conexión, la intensidad de la corriente que indica el

amperímetro está dado por:

vr a III +

v

vR

VI =

Entonces:

v

avR

VII −

Donde: V = d.d.p. que marca el voltímetro entre los puntos A y B.

Por lo tanto el valor de la resistencia será:

v

ar

R

VI

VIVR

−=

Si se aplica directamente la Ley de Ohm:

aI

V'R = .

El error en la medición de I r es no haber considerado la intensidad de

corriente que circula por el voltímetro, es decir:

vr ar IIII =

El error relativo:

r

v

r

r

I

I

I

I =∆

Como el voltímetro se lo conecta en paralelo en la resistencia:

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vvr RIRIV ⋅

vr

v

R

R

I

I =

Según la Ec. (13) podría aplicarse directamente la Ley de Ohm, sin

efectuar ninguna corrección para "Ia" si el cociente R / R v es mucho

menor al error límite de los instrumentos utilizados. Entonces se

debe cumplir:

RRv>>>

Para que sea despreciable la potencia que se disipa en el voltímetro,

también debe cumplirse la ecuación (14).

Amperímetro entre las conexiones del voltímetro.

b)

+V V FIGURA 5

A

R

En éste caso el amperímetro detecta el valor Ia = Ir por estar

conectado en serie a la resistencia.

El voltímetro mide la d.d.p. entre A y B

r

ar

ar r

I

RIVR

RIRIV

−=

+

ar RI

VR −=

El error en la medición es no haber considerado la resistencia interna

del amperímetro:

aRR'RR =

El error relativo:

RR

RR a=∆

Se podría aplicar directamente la Ley de ohm, siempre que la

relación R a / R sea mucho menor que el error límite de losinstrumentos de medida. Se debe cumplir entonces:

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aRR >>>

4. Materiales

• Fuente de Corriente Continua

• Tablero de resistencia

• Amperímetro• Voltímetro

• Fuente de voltaje

• Cables de conexión

• Tester

5. Procedimiento

Verificación de la Ley de Ohm

1. Intalar el circuito mostrado.

2. Encender la fuente.

3. Regular el voltaje

4. Suministrar al circuito una adecuada diferencia de potencial

5. Registrar los valores del amperímetro y voltímetro.

6. Repetir los pasos 5 y 6.

Influencia de las resistencias internas de los instrumentos de medida

1. Seleccionar dos resistencias altas y dos bajas.

2. Determinar el valor de las resistencias por el

codigo de colores y el tester.

3. Registrar los errores de cada método

4. Armar el circuito indicado.

5. Para una adecuada d.d.p. registrar los valores del

voltímetro y amperímetro.

6. Registrar los errores de lectura de cada

instrumento.

7. Repetir los pasos 5 y 6.

8. armar otro circuito y realizar los pasos 5 y 6.

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