LAB #4- Fisica II - informe de laboratorio, ley de Ohm PDF

Preview

Summary

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA CIVILLICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVILEXPERIENCIA#4 DE FÍSICA IILEY DE OHMIntegrantes: Tanisha Solís 4-808-214, Bryan Caballero 4-812-2021 , Javier Ríos 4-809-1766. Profesora: Guadalupe González Fecha: 21/05/RESUMEN. Una vez dentro de las salas ...

Description

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL

EXPERIENCIA#4 DE FÍSICA II LEY DE OHM Integrantes: Tanisha Solís 4-808-214, Bryan Caballero 4-812-2021 , Javier Ríos 4-809-1766. Profesora: Guadalupe González Fecha: 21/05/21 RESUMEN. Una vez dentro de las salas de trabajo, nos dispusimos a seguir la guía de laboratorio. En primer lugar la profesora nos suministró las pautas a desarrollar en esta experiencia. Luego, tuvimos la oportunidad de observar los simuladores que nos permitieron tomar los datos o medidas con el fin de analizarlos luego. El primer simulador que se utilizó nos permitió describir la ecuación de la Ley de Ohm que relaciona el voltaje ,es decir, la diferencia de potencial; con la corriente y la resistencia que puede darse lugar en un circuito. Se pudo medir cuanto se relacionan la diferencia de potencial y la corriente eléctrica en presencia de una resistencia constante. Por otra parte, se logró observar la relación que existe entre la diferencia de potencial y la resistencia, si se mantiene la corriente constante. Finalmente, se utilizó un segundo simulador para representar el efecto que ejercen otros parámetros como el área, longitud y resistividad, sobre la resistencia eléctrica. Se tabularon y graficaron los datos obtenidos.

PALABRAS CLAVES. Corriente, resistencia, potencial eléctrico, corriente directa, corriente alterna, circuito pasivo de dos terminales, conductor, voltios, amperios, ohms. OBJETIVOS.

 Encontrar la relación entre la diferencia de potencial y la corriente cuando la resistencia es constante. 

Establecer la relación entre la diferencia de potencial y la resistencia cuando la corriente es constante.

INTRODUCCIÓN. La ley de Ohm establece que el voltaje a través de un conductor es proporcional a la corriente que lo atraviesa. La constante de proporcionalidad es la resistencia del conductor. Esta relación puede ser expresada matemáticamente como: V = IR o

I = V/R

Donde V es el voltaje a través del conductor en voltios y I es la corriente en amperios. Un amperio, es la unidad de corriente en S.I. y se define como un coulomb por segundo, así el voltio es un joule por coulomb y las unidades de resistencia R deben ser Joule-s por coulomb2 o en unidades fundamentales newton-metro-s por coulumb2. Ambas unidades por conveniencia y reconocimiento a un gran científico que estudió esta materia reciben el nombre de Ohm

(Ω). Así R se da en Ohm, el voltaje (v) se da en voltios y la corriente I se da en amperios. Una porción de circuitos de corriente directa DC que no contenga fuente de voltaje, pero que contenga solamente resistores que estén conectados a dos puntos para ser conectados al circuito recibe el nombre de circuito pasivo de dos terminales. El voltaje aplicado al extremo de estos dos terminales de este circuito es proporcional a la corriente que los atraviesa. Así que el circuito entero puede ser reemplazado por una sola resistencia cuyo valor es la constante de proporcionalidad. MATERIALES:  Simulador PHET https://phet.colorado.edu/sims/html/ohmslaw/latest/ohms-law_es.html https://phet.colorado.edu/sims/html/resistance-in-awire/latest/resistance-in-a-wire_es.html  Programa Excel

8.4 V

33.5 mA

EXPLORACIÓN. I Parte. Relación entre la diferencia de potencial y la corriente manteniendo la resistencia constante.

V vs I

En el simulador varia la diferencia de potencial, manteniendo la resistencia constante. Tabule los datos para realizar la gráfica respectiva.

En el simulador varia la diferencia de potencial, manteniendo la corriente eléctrica constante. Tabule los datos para realizar la gráfica respectiva. Para la parte I y II se trazarán las gráficas V vs I y V vs R y de ellas se establecen la ley de Ohm. Expresando la ecuación de cada gráfica y explicando el significado de las pendientes. RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

8.0

Diferencia de potencial eléctrico (V)

II Parte. La relación entre la diferencia de potencial y la resistencia cuando la corriente se mantiene constante.

9.0

7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0.0

I Parte. Relación entre la diferencia de potencial y la corriente manteniendo la resistencia constante. En el simulador varia la diferencia de potencial, manteniendo la resistencia constante. Tabule los datos para realizar la gráfica respectiva. Resistencia constante de 251 Ω. Diferencia de potencial (V) 0.5 V

Corriente eléctrica (mA)

1.5 V

6.0 mA

2.0 V

8.0 mA

2.5 V

10.0 mA

3.0 V

12.0 mA

3.5 V

13.9 mA

4.0 V

15.9 mA

4.5 V

17.9 mA

6.3 V

25.1 mA

2.0 mA

f(x) = 0.25 x − 0

5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0

Corriente Eléctrica (I)

¿ 10−3

La ecuación de la gráfica es la siguiente:

y = 0.251x - 0.0032 En la gráfica anterior de Voltaje vs Corriente eléctrica se tiene que la Ley de Ohm se cumple a la perfección, ya que al tener un valor constante de Resistencia, se dará una relación directamente proporcional entre el Voltaje y la corriente. En este caso la corriente está medida en miliamperios y el Voltaje en voltios. Para la ecuación de la gráfica se tiene una pendiente positiva, dicha pendiente es el valor de la Resistencia, ya que ésta es constante. De la siguiente manera se puede determinar si la pendiente es el valor de la resistencia previamente establecido y así poder verificar la Ley de Ohm… Para obtener el valor de la pendiente se procedió a hacer algunas transformaciones en los valores de corriente de modo que la pendiente tenga la misma

notación que la preestablecida por el simulador, como se muestra a continuación: 2.0 mA

(

)

10−3 A =0.002 A 1 mA

Voltaje: 1.5 V

( 101 mAA )=0.0335 A

Corriente: 6.0 mA

−3

33.5 mA

m=R=

Resistencia: 251

Ω

y 2− y 1 8.4−0.5 = =250.8 Ω≈ 251 Ω x 2 −x1 ( 0.0335 −0.002 )

Ecuación (1). Dada la ecuación (1), se determina que el valor constante de la Resistencia preestablecido, el cual fue de 251 Ω y el obtenido en la ecuación de la pendiente es aproximadamente el mismo. Donde m es la pendiente y R es la resistencia. Al cabo de que ambas son iguales. A continuación, evidencias de la relación proporcional que existe entre la corriente y el voltaje con la resistencia constante.

Voltaje: 2.0 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 8.0 mA

Voltaje: 0.5 V Resistencia: 251 Ω Corriente: 2.0 mA

Voltaje: 2.5 V; Resistencia: 251 10.0 mA

Ω ; Corriente:

Voltaje: 3.0 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 12.0 mA

Voltaje: 4.5 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 17.9 mA

Voltaje: 3.5 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 13.9 mA

Voltaje: 6.3 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 25.1 mA

Voltaje: 4.0 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 15.9 mA

Voltaje: 8.4 V Resistencia: 251

Ω

Corriente: 33.5 mA

Ecuación (1). Dada la ecuación (1), se determina que el valor constante de la corriente eléctrica preestablecido, el cual fue de 9.5 mA (0.0095 A ) y el obtenido en la ecuación de la pendiente es aproximadamente el mismo. Donde m es la pendiente y I es la resistencia. Al cabo de que ambas son iguales. A continuación, evidencias de la relación proporcional que existe entre la resistencia y el voltaje con la corriente constante. II Parte. La relación entre la diferencia de potencial y la resistencia cuando la corriente se mantiene constante.

Voltaje: 0.6 V Resistencia: 63 Ω Corriente: 9.5 mA

En el simulador varia la diferencia de potencial, manteniendo la corriente eléctrica constante. Tabule los datos para realizar la gráfica respectiva.

Diferencia de potencial (V)

Resistencia eléctrica(Ω)

0.6 V

63 Ω

1.6 V

169 Ω

3.2 V

338 Ω

3.8 V

399 Ω

4.2 V

440 Ω

5.0 V

526 Ω

5.8 V

612 Ω

6.8 V

717 Ω

7.6 V

804 Ω

8.8 V

926 Ω

Diferencia de potencial (V)

Corriente eléctrica constante de 9.5 mA.

V vs R 10 8 6 4 2 0 0

f(x) = 0.01 x + 0.01

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Resistencia eléctrica(Ω)

La ecuación de la gráfica es la siguiente:

y = 0.0095x + 0.0057 9.5 mA =0.0095 A 1000 m=I =

y 2− y 1 1.6−0.6 = x 2−x 1 (169 −63 )

¿ 0.0094 A ≈ 0.0095 A

En la gráfica anterior de Voltaje vs resistencia eléctrica se tiene que la Ley de Ohm se cumple a la perfección, ya que, al tener un valor constante de corriente, se dará una relación directamente proporcional entre el Voltaje y la resistencia. En este caso la resistencia está medida en omhs y el Voltaje en voltios.

En la ecuación de la gráfica se tiene una pendiente positiva, dicha pendiente es el valor de la Corriente, ya que ésta es constante. De esta forma podemos determinar si la pendiente es el valor de la corriente eléctrica previamente establecido y así poder verificar la Ley de Ohm

Voltaje: 1.6 V Resistencia: 169 Ω Corriente: 9.5 mA

Voltaje: 4.2 V Resistencia: 440 Ω Corriente: 9.5 mA

Voltaje: 3.2 V Resistencia: 337 Ω

Voltaje: 5.0 V

Corriente: 9.5 mA

Resistencia: 526 Ω Corriente: 9.5 mA

Voltaje: 3.8 V Resistencia: 399 Ω Corriente: 9.5 mA

Voltaje: 5.8 V Resistencia: 612 Ω Corriente: 9.5 mA

Voltaje: 6.8 V Resistencia: 718 Ω Corriente: 9.5 mA

Voltaje: 7.6 V Resistencia: 804 Ω Corriente: 9.5 mA

Preguntas de análisis  ¿Qué aplicaciones tiene la ley de Ohm? R/: ley de Ohm trata con la relación entre Corriente, tensión y resistencia ideal.  El regulador de ventilador doméstico convencional es un dispositivo muy común donde la corriente a través del ventilador se regula controlando la resistencia del circuito del regulador.  En el circuito divisor de voltaje, esta ley se usa para dividir el voltaje de la fuente a través de la resistencia de salida.  En los circuitos electrónicos, hay muchos propósitos en los que se requiere una caída de voltaje intencional para suministrar voltaje específico a través de diferentes elementos electrónicos. Esto se hace aplicando la ley de Ohm.  En la mayoría de los casos, el amperímetro de CC y otros instrumentos de medición de CC se usan para desviar la corriente. Aquí también se usa la ley de Ohm.  ¿Existe alguna relación entre la diferencia de potencial y la intensidad de corriente si mantenemos la resistencia constante? R/: La intensidad de corriente que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial que existe entre sus extremos

e

inversamente

proporcional

a

su

resistencia eléctrica. VA −VB I= R Voltaje: 8.8 V Resistencia: 926 Ω Corriente: 9.5 mA



¿Existe alguna relación entre la diferencia de potencial y la resistencia manteniendo la corriente constante?

R/: la ley de ohm establece que la intensidad de corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo para la cual se utiliza I=V/R y esta relación hace que la intensidad de corriente se mantenga constante.  ¿Qué otros parámetros permiten la variación de la resistencia eléctrica? R/: La resistencia eléctrica es la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente o flujo de electrones.Existen cuatro factores que influyen en la resistencia eléctrica de un conductor:  La naturaleza del conductor. Si tomamos alambres de la misma longitud y sección transversal de los siguientes materiales: plata, cobre, aluminio y fierro, podemos verificar que la plata tiene una menor resistencia y que el hierro es el de mayor.  La longitud del conductor. A mayor longitud mayor resistencia. Si se duplica la longitud del alambre, también lo hace su resistencia.  Su sección transversal. Al duplicarse la superficie de la sección transversal, se reduce la resistencia a la mitad.  La temperatura. En el caso de los metales su resistencia aumenta casi en forma proporcional a su temperatura. Sin embargo, el carbón disminuye su resistencia al incrementarse la temperatura, porque la energía que produce la elevación de temperatura libera más electrones. Conclusión Se puede concluir que la corriente fluye por un circuito donde la cantidad de corriente que fluye por el mismo es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Esto puede ser visto en los datos obtenidos en la primera parte del experimento donde a medida que aumentaba el voltaje también aumentaba la corriente. Sin embargo, podemos decir que la cantidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia RECOMENDACIONES.

 

Poner más atención a la explicación de la profesora. De haber errores en los resultados, se debe utilizar correctamente el software para evitarlo.

BIBLIOGRAFÍA.    

 

⚡ Ley de Ohm - Voltaje, Corriente y Resistencia (deresistencias.com) Bustamante Mejía, Jenniffer. Práctica 3: Leyes de Ohm. (DOC) Informe-practica-Ley-de-Ohm | Tita Diaz Academia.edu ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL. Instituto de Ciencias FISICAS. “Informe: LEY DE OHM” Ley de Ohm (fisicalab.com) Maldonado Susano, A M. del Carmen. Ley de Ohm. UNAM....