Informe #2. VerificacióN Experimental DE LEY DE OHM PDF

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Laboratorio #1. 2020-09-07. Laboratorio de Física. Jorge Andres Cardona Hernandez.VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE OHM.Experimental verification of Ohm's law.RESUMENA través de esta práctica experimental, podremos verificar la ley de Ohm, identificaremos y distinguiremos los comportamientos li...

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Laboratorio #1. 2020-09-07. Laboratorio de Física. Jorge Andres Cardona Hernandez.

VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE OHM. Experimental verification of Ohm's law.

RESUMEN A través de esta práctica experimental, podremos verificar la ley de Ohm, identificaremos y distinguiremos los comportamientos lineales y no lineales de los elementos del circuito, y el uso de técnicas analíticas para datos experimentales. Al implementar esta práctica se obtuvieron diferentes conceptos que pueden ser de gran ayuda para la práctica futura. En el curso de la práctica, se obtuvo una serie de datos necesarios para verificar la ley de Ohm para así a través del análisis y discusión de los resultados poder sacar una conclusión sobre si la ley se cumple o no. Palabras clave: Circuitos Eléctricos, Comportamientos Lineales, Comportamientos no Lineales, Energía, Ley de Ohm, Longitud (L), Potencial Gravitacional, Potencial Eléctrico, Resistencia Eléctrica. ABSTRACT Through this experimental practice, we will be able to verify Ohm's law, identify and distinguish linear and non-linear behaviors of circuit elements, and use analytical techniques for experimental data. By implementing this practice, different concepts were obtained that can be of great help for future practice. In the course of the practice, a series of data necessary to verify Ohm's law was obtained so that through the analysis and discussion of the results to be able to draw a conclusion about whether the law is fulfilled. Keywords: Electric Circuits, Linear Behaviors, Nonlinear Behaviors, Energy, Ohm's Law, Length (L), Gravitational Potential, Electric Potential, Electric Resistance. conductor y la intensidad de la corriente que circula por OBJETIVOS él. La relación matemática que expresa esta ley fue establecida y demostrada por G.S. Ohm en 1827, y la ● Comprobar experimentalmente la ley de Ohm. podemos escribir como: ● Analizar las diferencias existentes entre elementos lineales (óhmicos) y no lineales (no óhmicos). V I= ● Aplicar técnicas de análisis gráfico y ajuste de R curvas a los datos obtenidos en el laboratorio. ● Expresar correctamente la incertidumbre en donde R representa la resistencia eléctrica, que se mide medidas eléctricas. en ohmios (Ω), siempre que V se mida en voltios (V) e I en amperios (A). La ley de Ohm no es una propiedad A través de esta práctica experimental, el estudiante general de la materia; aquellos materiales que la podrá verificar la ley de Ohm, identificará y diferenciará obedecen se denominan "conductores óhmicos" o comportamientos lineales y no lineales que presentan "conductores lineales"; en caso contrario, el conductor se elementos de circuitos eléctricos y además aplicará denomina "no lineal". técnicas de análisis sobre datos experimentales, discutidas en el laboratorio de física I. 2. PROCEDIMIENTO 1. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA La ley de Ohm establece que, a una temperatura dada, existe una proporcionalidad directa entre la diferencia del potencial que se aplica entre los extremos de un

MATERIALES ●

Reostatos 100 Ù ó 330 Ù.

●

Multímetro digital Fluke o Hi- Tech.

2 Universidad Tecnológica de Pereira. Laboratorio 2. Verificación experimental de la ley de Ohm

●

Multímetro análogo Leybold.

●

Fuente de alimentación de corriente directa DC variable Phywe.

●

10 conductores.

PROCESO B "Estudio de elementos no óhmicos" a.

Instale el circuito de la figura 2 (puede ayudarse del emulador EasyEDA o Tinkercad).

PROCESO A "Estudio de elementos óhmicos" a.

Instale el circuito de la Figura 1 (puede ayudarse del emulador EasyEDA o Tinkercad)

Figura 2. Circuito eléctrico con bombilla.

Figura 1. Circuito eléctrico.

b.

Cuando se encienda la fuente inicialmente, se debe varíer la tensión de volt en volt a partir de 1,0 volt o un valor cercano, hasta llegar a 10,0 volt y luego en forma descendente, desde 9,5 volt disminuyendo hasta regresar a 0 volts. Tomar las lecturas respectivas en el amperímetro y consignarlas los datos en la Tabla 1.

b.

El elemento conectado ahora entre los puntos a y b, es un bombillo B que tiene unas especificaciones, las cuales NO DEBEN SER SOBREPASADAS.

c.

Teniendo en cuenta que la bombilla tiene una resistencia de 3,5 Ω estando desconectada, realice el procedimiento del literal b del PROCESO A y realice un nuevo formato de acuerdo a la Tabla 1.

3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La Figura 2 muestra el circuito resultante (usando el emulador EasyEDA):

Figura 2. Circuito eléctrico en emulador

Se obtuvieron los siguientes resultados: Tabla 1. Formato de validación de resultados.

c.

En el circuito de la Figura 1 instale la siguiente variación: el reóstato situado entre los puntos a y b debe tener una medición arbitraria intermedia con respecto a la realizada en el circuito de la figura 1. Medir el nuevo valor de R y repetir el procedimiento descrito en el literal b y realizar una nueva tabla de acuerdo a la Tabla 1.

ESCALAS DE MEDICIÓN USADAS Amperímetro (I) = 1 A y 1 mA (1A = 1000 mA) Voltímetro (V) = 1 V R = 330Ω Valor medido (Fluke) V

I (A)

V

I(A)

3 Universidad Tecnológica de Pereira. Laboratorio 2. Verificación experimental de la ley de Ohm

1

3.03 mA

9.5

0.029 A

2

6.061 mA

8.5

0.026 A

3

9.091 mA

7.5

0.023 A

4

0.012 A

6.5

0.02 A

5

0.015 A

5.5

0.017 A

6

0.018 A

4.5

0.014 A

7

0.021 A

3.5

0.011 A

8

0.024 A

2.5

7.576 mA

9

0.027 A

1.5

4.545 mA

10

Figura 1. Gráfica de la tabla 1.

0.03 A 0.5 1.515 mA Tabla 2. Resultados del procedimiento A.

R = 165Ω Valor medido (Fluke) V

I (A)

V

I(A)

1

6.061 mA

9.5

0.058 A

2

0.012 A

8.5

0.052 A

3

0.018 A

7.5

0.045 A

4

0.024 A

6.5

0.039 A

5

0.03 A

5.5

0.033 A

6

0.036 A

4.5

0.027 A

7

0.042 A

3.5

0.021 A

8

0.048 A

2.5

0.015 A

9

0.055 A

1.5

9.091 mA

Figura 2. Gráfica de la tabla 2.

10 0.061 A 0.5 3.03 mA Tabla 3. Resultados del procedimiento A con una resistencia menor.

R = 165Ω Valor medido (Fluke) V

I (A)

V

I(A)

1

2.488 A

9.5

23.632

2

4.975 A

8.5

21.144

3

7.463 A

7.5

18.657

4

9.95 A

6.5

16.169

5

12.438 A

5.5

13.682

6

14.925 A

4.5

11.194

7

17.413 A

3.5

8.706

8

19.901 A

2.5

6.219

9

22.388 A

1.5

3.731

10

Figura 3. Gráfica de la tabla 3.

Para la obtención de las fórmulas que describen cada gráfica se realizaron los siguientes pasos: ●

Obtener los datos para las fórmulas de la línea recta:

Figura 4. Componentes para determinar la ecuación de una recta.

24.876 A 0.5 1.244 Tabla 4. Resultados del procedimiento B. ANÁLISIS GRÁFICO

Se obtuvieron las siguientes gráficas:

Figura 5. Ecuación de la recta. Los resultados fueron los siguientes:

4 Universidad Tecnológica de Pereira. Laboratorio 2. Verificación experimental de la ley de Ohm

recta para cada gráfica y a su vez se obtiene la pendiente y las ordenadas al origen: 1- I = 0,00302042406 V + 0,00008367368421 Pendiente 0,00302042406 Ordenada al origen 0,00008367368421 2- I = 0,006091771429 V - 0,0002727 Pendiente 0,006091771429 Ordenada al origen - 0,0002727 3- I = 2,487574436 V - 0,00001578947367 Pendiente 2,487574436 Ordenada al origen -0,00001578947367 .

Figura 5. Ecuación de gráfica 1.

4. PREGUNTAS a.

¿Qué gráficas obtuvo a partir de los datos consignados en las tablas 1 y 2? Explique.

Se obtuvieron dos rectas, cada una de pendiente positiva b. ¿Cómo es el comportamiento de las resistencias usadas en las partes 1 y 2 del procedimiento? Discútalo. En todo el procedimiento las resistencias mantuvieron un comportamiento proporcional al voltaje suministrado y a la intensidad de corriente medida al final del circuito. c. Figura 6. Ecuación de gráfica 2.

¿Qué curva obtuvo a partir de la tabla 3?

A partir de la tabla 3 se obtuvo una recta de pendiente positiva, mayor que las anteriores. ¿Qué relación existe entre V e I? Según el comportamiento de las gráficas, el valor de la corriente eléctrica depende del voltaje aplicado, por lo que I se encuentra en función de V. La gráfica describe un comportamiento lineal proporcional a las magnitudes aplicadas, por lo que se cumple la ley de Ohm, en donde se dicta que el valor de la tensión es directamente proporcional a la corriente eléctrica por la resistencia aplicada. ¿Cómo es el comportamiento del bombillo en la parte 2 del procedimiento?

Figura 7. Ecuación de gráfica 3. ●

Luego de reemplazar en las ecuaciones anteriormente dichas, se forma la ecuación de la

Se puede observar que la intensidad de la luz emitida por el bombillo cambia conforme el voltaje aplicado varía.A través de un emulador de internet se pudo concluir que a menor voltaje, el bombillo emite una luz más suave, de

5 Universidad Tecnológica de Pereira. Laboratorio 2. Verificación experimental de la ley de Ohm

menor intensidad, mientras que al aumentar, este puede llegar a su máximo potencial de brillo, hasta el punto donde se sobrepasa el voltaje suministrado y se indica sobre un posible daño al bombillo. ¿Podrá concluir qué es lineal? Explique por qué se da esto Es lineal por el comportamiento de los datos en conjunto, donde el fenómeno en sí puede ser descrito por un caso general de todo el grupo de datos. Esto se da por propiedades de homogeneidad entre los datos y fenómenos físicos descritos por la ley de Ohm.Esta proporciona resultados con magnitudes directamente proporcionales, describiendo en el espacio un aumento de cada valor por cada situación analizada. d. Para una resistencia dada; discutir las diferencias entre valores: nominales, reales y los calculados. El valor nominal, el valor real y el valor esperado son diferentes hasta cierto punto, porque la ley de Ohm en la teoría simple ignora factores que no son aislados al experimento y, a veces, tiende a mostrarnos comportamientos que son algo inconsistentes con el desarrollo práctico, pero si Se adoptaron como base de esta ecuación básica. Esta nueva teoría y práctica deben ser consistentes, pero esto complicaría el desarrollo del experimento. e.

¿Existen resistencias de valor cero o negativas? Justifique su respuesta.

Para una resistencia un comportamiento igual a cero (0), no jugará un papel importante en el circuito, porque no abrirá ningún reactivo que sea inversamente proporcional a la cantidad de corriente que pasa en el circuito, y por otro lado no una con valor negativo significa que el flujo de electrones en el circuito ha aumentado, lo cual es contrario al motivo de su existencia, por lo que no pensamos que exista tal resistencia. f.

Consultar ¿Qué es un conductor, un semiconductor y un superconductor?

Conductor: Es todo material que permite el flujo de corriente eléctrica dado por una fuente de energía. Semiconductor:Materiales que necesitan de una breve aplicación de corriente eléctrica para permitir el paso de energía.Al permitirse el paso, la corriente solo podrá viajar en un sentido. Superconductor: materiales que al pasar por ellos corriente eléctrica no generan pérdida de energía ni crean resistencia, incluso estando a temperatura cero. Permiten la transferencia de energía, sin generar un gasto

energético.Los electrones son finitos, por lo que solo permiten ciertos niveles de corriente. Nota: Cabe resaltar que cada material se clasifica según sus propiedades físicas y quimicas.De igual forma existen también elementos que no son conductores de energía. 5. CONCLUSIONES -

-

A través del laboratorio se pudo expresar y verificar la ley de Ohm.Se observó la intrinseca relación entre el voltaje aplicado y la variación de la corriente a partir de una resistencia dada. Con la práctica se afianzó la lectura, e interpretación de circuitos eléctricos. Aplicamos los conocimientos obtenidos en el laboratorio de física 1 de análisis gráficos y ajustes de curvas a los datos obtenidos en el experimento.

BIBLIOGRAFÍA -https://aliencircuits.blogspot.com/2016/03/nodoslazos-ramas-y-corto-circuitos.html -https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi %C3%B3n_(electricidad) https://sites.google.com/site/electromagnetismo122112 32/conductores-aislantes-semiconductores-ysuperconductores

6 Universidad Tecnológica de Pereira. Laboratorio 2. Verificación experimental de la ley de Ohm...