Informe i2. Determinación de la relación entre voltaje y corriente en materiales óhmicos y no-óhmicos (1) (Autoguardado) PDF

Preview

Summary

Download Informe i2. Determinación de la relación entre voltaje y corriente en materiales óhmicos y no-óhmicos (1) (Autoguardado) PDF

Description

Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro

DETERMINACIÓN DE LA RELACIÓN ENTRE VOLTAJE Y CORRIENTE EN MATERIALES ÓHMICOS Y NOÓHMICOS Juan Pablo Jiménez Gómez – Ing. Sistemas. Kevin Alonso Luna Bustos – Ing. Sistemas. “Intenta no volverte un hombre de éxito, sino volverte un hombre de valor.” - Albert Einstein.

IN INTRO TRO TROD DUCC CCIÓ IÓ IÓN N En el siguiente informe buscamos poder determinar la relación entre, voltaje y corriente en materiales óhmicos y no-óhmicos. Los electrones siempre se enfrentan una resistencia eléctrica debida al material por el que fluyen, entonces entre más resistencia presente el material menos corriente fluye a un voltaje determinado, la ley de Ohm relacion a el valor de la resisten cia de un con ductor con la i n ten sidad de cor r ien te que l o atr av iesa y con l a difer en cia de p oten ci al en tr e sus extremos. Cuando la resistencia de un material no es constante al aumentar o disminuir el voltaje se dice que es un material no -óhmico.

MA MAR RCO TE TEO ORI RICO CO La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre: 𝑉 = 𝑅 ∗𝐼 La fórmula anterior se conoce como fórmula general de la ley de Ohm, y en la misma, V corresponde a la diferencia de potencial, R a la resistencia e I a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A). Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de electrones al moverse a través de un conductor. Características de los elementos o materiales óhmicos y no-óhmicos. Óhmico  Un elemento óhmico es aquel en el cual existe una relación lineal entre la tensión que se aplica y la corriente que lo atraviesa  Es óhmico si el volteje entre sus extremos es directamente proporcional a la intensidad de la corriente que circula por el  La resistencia de los materiales óhmicos depende de la forma del conductor, del tipo de material, de la temperatura, pero no de la intensidad de corriente que circula por él.

No-Óhmico  Los elementos no óhmicos son aquellos en los cuales existe una relación no lineal entre la tensión aplicada sobre ellos y la corriente que los atraviesa.  Si la resistencia, obtenida con el cociente V/I no es constante, sino está en función de la intensidad I. son los materiales no óhmicos.

ME METO TO TOD DOL OLO OGÍ GÍA A Materiales:

Ilustración 1.1

Ilustración 1.3

Ilustración 1.2

Ilustración 1.4

Fases metodológicas: PRIMERA FASE: Establecemos una resistencia constante para determinar la relación entre corriente y voltaje. La corriente la tomaremos paralelo al circuito con él multímetro (ilustración 1.3) en función de amperímetro, y el voltaje se toma directamente a las dos líneas de la corriente eléctrica de la fuente de poder (ilustración 1.4). SEGUNDA FASE: dejaremos un potencial constante, para poder tomar la corriente y resistencia, la resistencia la tomamos con el multímetro en función de óhmetro (ilustración 1.3) en el inicio y final del material, para demostrar su relación, la resistencia la vamos modificando en el reóstato y a la misma vez tomando la intensidad.

TERCERA FASE: se determinará experimentalmente la relación entre la corriente y potencial de un material no óhmico. Para ello necesitaremos un material no-óhmico, usaremos un bombillo incandescente (ilustración 1.1), lo que se hace es aumentar el voltaje en la fuente de poder mientras se toma intensidad, siempre en paralelo al circuito.

OB OBJE JE JETIV TIV TIVOS OS OBJETIVO GENERAL Establecer la relación existente entre materiales óhmicos y no-óhmicos, determinado experimentalmente cuál es la relación que se presenta entre el voltaje y la corriente para estos materiales. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Determinar la relación entre el voltaje y la corriente, y entre la resistencia y la corriente en un circuito.  Caracterizar las principales diferencias entre un material óhmico y no-óhmico, en cuanto a su comportamiento eléctrico.  Basándonos en la ley de ohm encontrar la relación lineal entre el voltaje, corriente y la resistencia.

TRA TRATA TA TAM MIE IEN NTO D DE E DA DATO TO TOSS Primer experimento: Resistencia puesta en el reóstato = 68.7Ω. VOL TAJE V ORRIE NTE VOLTAJE VSS C CO RRIENTE 114.6 110.8 107.8 103.5 100.8 97.4

93.7

90.1

86.2

83.6

79.9

76.2

73.1

69.3

66.7

62.1

59

55.7

52.2

48

1.62

1.57

1.52

1.48

1.42

1.38

1.32

1.26

1.21

1.17

Intenssidad 1.11 Inten

1.07

1.02

0.92

0.93

0.86

0.81

0.77

0.82

0.66

Volt aje Voltaje

Fuente: Autores del laboratorio Tabla 1)

VOLTAJE VS CORRIENTE 115

VOLTAJE

105 95

Resistencia = 68,843x + 2,8133 R² = 0,9996

85

Resistencia

75 Resistencia (voltaje vs intencidad)

65 55 45 0,66

0,86

1,06

1,26

1,46

1,66

INTENSIDAD

Fuente: Autores de laboratorio Imagen 1) ERROR (RESISTENCIA): (𝑉𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝑉𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙) | ∗ 100 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = | 𝑉𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜

(68.7 − 68.43) | ∗ 100 = 0.39301310% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = | 68.7

Segundo experimento: Voltaje puesto en la fuente de poder = 30.5. INTE NSI DAD VS 1/ RESI ST ENC IA INTENSI NSID 1/RESI RESIST STENC ENCIA Inten sidad

1.5

Resist Res ist 19.4 enciaa enci 1/R

1.08

0.83

0.67

0.57

0.48

0.42

0.37

0.33

0.3

27.3

35.5

43.7

51.8

60.2

68.7

76.8

85.5

93.4

0,028 1690 1

0,02 2883 3

0,019 3050 2

0,01 6611 3

0,014 5560 4

0,013 0208 3

0,011 6959 1

0,010 7066 4

0,051 0,036 5463 6300 9 4

Fuente: Autores de laboratorio Tabla 2)

INTENSISDAD VS 1/RESISTENCIA 1,7

INTENSIDAD

1,5 1,3

Voltaje = 29,501x - 0,0091 R² = 0,9996

1,1

Voltaje

0,9

Voltaje (intensidad vs 1/R)

0,7 0,5 0,3 0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

1/RESISTECIA

Fuente: Autores de laboratorio: Imagen 2) ERROR (VOLTAJE):

(30.5−29.501) |∗ 30.5

𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 = |

100 = 3.27541%

Tercer experimento: VOL TAJE V NTE NSID AD (B OM BIL LA (N O-O HM IC A) VOLTAJE VSS IINTE NTEN SIDAD (BOM OMBIL BILLA (NO-O O-OHM HMIC ICA) A))) Voltaje Volt aje

8

Intenssidad 0.1 Inten 1

16. 5

23. 7

32. 1

40. 1

48

56. 4

63. 9

71. 9

80. 5

88. 2

96. 1

0.1 4

0.1 6

0.1 8

0.2

0.2 2

0.2 4

0.2 6

0.2 7

0.2 9

0.3 1

0.3 3

Tabla 3)

Voltaje vs Intensidad 120 Resistencia -Bombillo -(no-òhmico)= 83,272ln(x) + 180,12

100

VOLTAJE

80

R² = 0,956

60

Voltaje vs Intensidad 40

Logaritmica (V vs I)

20 0 0,1 -20

0,15

0,2

0,25

0,3

INTENSIDAD

Fuente: Autores del laboratorio Imagen 3)

0,35

AN ANÁL ÁL ÁLISI ISI ISISS DE RE RESSUL ULTTAD ADO OS  La pendiente que se grafico es la que corresponde a la resistencia experimental que se asimila a la que cuadramos al principio de la toma de datos con un error del 0,39%.  En la segunda parte, la pendiente corresponde al potencial, que se encuentra con un margen de error del 3.27%.  La tercera parte nos da una función logarítmica que corresponde a la resistencia de un material no-óhmico.

RE RESU SU SUM MEN Para comprender la realización del siguiente laboratorio presentado hay que tener en cuenta dos temas a tratar. El primero es el concepto de potencial eléctrico, el cual consiste en el trabajo que lleva cabo un campo eléctrico para llevar desde un punto inicial una carga positiva hasta un punto designado. El segundo concepto a tener en cuenta es el de corriente eléctrica el cual consiste en el flujo de carga eléctrica que recorre un material es decir que este fenómeno se lleva acabo debido al movimiento de las cargas en el interior de este mismo. Habiendo planteado estos conceptos en el siguiente laboratorio el grupo de trabajo debe determinar la relación entre voltaje y corriente de tal manera que en diferentes fases del experimento se dé cuenta como circula la corriente eléctrica por un material y como en algunos casos el material genera resistencia interna qué varía según la longitud del conductor de esta manera deberá usar la hoja de trabajo para anotar los datos en cada fase hallar los cálculos para definir el aumento en la corriente eléctrica del material óhmicos y no óhmicos.

CONC CONC NCLU LU LUSSION IONE ES  Se concluyó que existe una relación entre el voltaje, la intensidad y la resistencia en materiales no-óhmicos, debido a que las resistencias de dichos materiales son constantes y entre menor sea la resistencia menor va a ser el potencial suministrado para conseguir una mayor intensidad. También en base a los datos hallados podremos decir la resistencia tiene también una relación inversamente proporcional con el flujo de corriente.  La principal diferencia que encontramos en comparación de los materiales óhmicos y los no-óhmicos es que el comportamiento de la resistencia con respecto al aumento del potencial, es diferente, los óhmicos se comportan de manera lineal, mientras que los no óhmicos de manera logarítmica, debido a que la energía suministrada es transformada en calor.

 El voltaje tiene una relación lineal con respecto a la resistencia y la intensidad entre mayor se la resistencia mayor va a ser el voltaje necesario para conseguir el mismo flujo de corriente con una resistencia menor, la intensidad es inversamente proporcional a la resistencia y proporcional al voltaje.

RE REFE FE FERE RE RENC NC NCIA IA IASS Libro Fisica II Serway.

https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

https://www.goconqr.com/p/1947459-elementos--hmicos-y-no--hmicos-mind_maps

ANE ANEXO XO XO:: H Hojas ojas de tr trab ab abajo ajo y ttom om omaa d de ed dat at atos os...