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07/10/2020

Ley de Ohm A. Flórez, J. Torres y S. Herrera Departamento de Ingenierías. Universidad de Córdoba, Montería RESUMEN Se estudiará los principios de la ley de ohm a través de simulaciones de circuitos, el cual se analizará el comportamiento de la resistencia en función del voltaje o de la intensidad de la corriente en función de la resistencia, con esto se comprobará los principios teóricos a partir de la simulación. También se consolidan conceptos teóricos, como la diferencia de la resistencia óhmica a la resistencia no óhmica.

TEORÍA RELACIONADA Ley de Ohm

recordar cómo solucionar cualquier parte de la ecuación. Para utilizar el círculo, cubra cualquier letra que usted no sepa. Las letras restantes le mostrarán la ecuación para determinar la cantidad desconocida.

Establece que la corriente en un circuito es directamente proporcional al voltaje del circuito e inversamente proporcional a la resistencia del circuito. Esto significa que la cantidad de corriente en un circuito depende de cuánto voltaje y cuánta resistencia exista en el circuito. Las reglas necesarias para entender, predecir y calcular el comportamiento de los circuitos eléctricos están agrupadas bajo la “Ley de Ohm”. De la ecuación de la ley de Ohm usted puede derivar las siguientes reglas generales: 1. Asumiendo una resistencia fija o constante: a. Cuando el voltaje aumenta, la corriente aumenta. b. Cuando el voltaje disminuye, la corriente disminuye. 2. Asumiendo un voltaje fijo o constante: a. Cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye. b. Cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta. La ley de Ohm puede ser expresada como una ecuación algebraica: E=IxR Dónde: “E” representa la fuerza electromotriz (en Voltios) “I” representa la intensidad de corriente eléctrica (en Amperios) “R” representa la resistencia eléctrica (en Ohmios) Si usted conoce los valores de dos parámetros de la ecuación, usted podrá calcular el tercero. Por ejemplo: – Para determinar el voltaje, multiplique la corriente con la resistencia. – Para determinar la corriente, divida el voltaje entre la resistencia. – Para determinar la resistencia, divida el voltaje entre la corriente Circulo Práctico de la ley de Ohm El circulo práctico de la ley de Ohm es una manera fácil de

Voltaje Desconocido En este circuito se desconoce el valor de la fuente de voltaje. La resistencia de carga es de 2 Ohmios. La corriente del circuito es de 6 Amperios. Como el voltaje es desconocido, cubrimos la letra en el círculo y la ecuación resultante es corriente por resistencia (I x R). Entonces, multiplicando 6 Amperios por 2 Ohmios obtenemos 12 Voltios. Por lo tanto el voltaje de la fuente de energía del circuito es 12 Voltios.

Resistencia Desconocida En este circuito se desconoce el valor de la resistencia. La corriente que atraviesa el circuito es de 6 Amperios y la fuente

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de voltaje es de 12 Voltios. Como la resistencia es desconocida, cubrimos la letra en el círculo y la ecuación resultante es voltaje dividido entre la corriente. Entonces, dividiendo 12 Voltios entre 6 Amperios obtenemos 2 Ohmios. Por lo tanto, la resistencia en el circuito es de 2 Ohmios.

RESULTADOS Primera parte: Variación de la corriente respecto a la variación del voltaje aplicado Con ayuda del simulador Kit de construcción de circuitos se diseña un circuito que conste de una batería, 2 resistencias, un amperímetro, y un interruptor. Seleccionamos la opción corriente convencional ubicada en la esquina superior derecha de la pantalla; Para la batería se toma un valor de 120.0 V Para las resistencias 1 y 2 se tomaron los siguientes valores. R 1= R2=10.0 Con ayuda del voltímetro y el amperímetro mediremos el voltaje y la corriente presente en el circuito, Para el resistor se tomó el valor de Re=12.5 inicialmente pero este valor se ira variando a la par que se completa la tabla 1.

Corriente Desconocida En este circuito se desconoce el valor de la corriente que pasa por él. La resistencia de carga es de 2 Ohmios y el voltaje de la fuente de energía es de 12 Voltios. Como la corriente es desconocida, cubrimos la letra en el círculo y la ecuación resultante es voltaje dividido entre la resistencia. Entonces dividiendo 12 Voltios entre 2 Ohmios se obtiene 6 Amperios. Por lo tanto, la corriente que fluye a través del circuito es de 6 Amperios

Figura 1. Simulación de circuito con dos resistores.

R1(Ω) = 5.0 V(V) I(A) 34.29 6.86 30.77 6.15 27.91 5.58 25.53 5.11 23.53 4.71 21.82 4.36

R2(Ω) =10.0 V(V) I(A) 53.33 5.33 48.98 4.90 45.28 4.53 42.11 4.21 39.34 3,93 36.92 3.69

Tabla 1. Datos de Variación de la corriente respecto a la variación del voltaje aplicado

Las resistencias se clasifican por cuanta resistencia eléctrica producen y por cuanta energía pueden manejar. Los rangos más comunes de potencia para la resistencia de carbono son de 1/4, 1/2, 1 y 2 Watios. Una resistencia convierte la energía eléctrica en calor. Mientras que la resistencia funcione, siempre generará una cierta cantidad de calor. Si una resistencia es forzada para manejar más energía que la de diseño, generará excesivo calor. Cuando se sobrecarga demasiado, puede fallar prematuramente [1]

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V(V)=25 R(Ω) 15 30 45 60 75 90

I(A) 1,67 0,83 0,56 0,42 0,33 0,28

Tabla 2. Datos de Variación de la corriente respecto a la variación de la resistencia eléctrica Gráfica 1. Voltaje vs Intensidad de corriente

Gráfica 3. Corriente en función de la resistencia Gráfica 2. Voltaje vs Intensidad de corriente Segunda parte: Variación de la corriente respecto a la variación de la resistencia eléctrica

ANÁLISIS

Con el kit de construcción de circuitos, se realiza el siguiente esquema (Figura 2). El cual se tendrá un voltaje fijo de 25 voltios y en el que se estará variando el valor de la resistencia del circuito y así evidenciar el comportamiento de la corriente. Se tomará los datos en la tabla 2.

En la gráfica 1 y 2 de voltaje vs intensidad de la corriente, se ve una tendencia lineal en donde V es directamente proporcional con I ya que a medida que una disminuya o aumente, la otra también disminuirá o aumentará.

Primera parte

En la formula sacada a partir de la gráfica se puede notar que la pendiente de cada ecuación corresponde a la resistencia utilizada en cada experimento, siendo 5 Ω y 10 Ω respectivamente. Esto sucede por la naturaleza de la simulación donde la resistencia era fija y la valoración estaba entre el voltaje y la corriente. Segunda parte. En la gráfica 3 de la variación de corriente respecto a la variación de la resistencia notamos que tiene una tendencia potencial, se ve una relación inversamente proporcional entre la corriente y la resistencia en cuanto mayor es la resistencia, menor será la corriente en el circuito.

Figura 2. Simulación de circuito con un resistor.

Existe una de resistencia óhmica y no óhmica, el cual comprende en la relación entre la tensión que se le aplica y la corriente que lo atraviesa. En la resistencia óhmica esta relación es lineal y en la no óhmica es no lineal. Hablamos de una resistencia óhmica cuando el voltaje es directamente

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proporcional a la intensidad corriente, en cambio cuando la resistencia depende de la intensidad de la corriente entonces es una resistencia no óhmica. [2] CONCLUSIONES Se puede concluir de los dos experimentos que la corriente es directamente proporcional al voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia utilizada en el circuito. Por eso se ve que en corriente en función del voltaje que tiene una tendencia lineal al tomar sus datos en cambio cuando se hizo el grafico de corriente en función de la resistencia su tendencia fue potencial (mirar gr áfica 3) donde a medida que la resistencia aumentaba, la corriente iba en disminución. Todo de acuerdo a la teoría investigaba. Este tipo de relación se llama resistencia óhmica, si el material conductor que se utiliza en el circuito no actúa de esta manera significa que maneja una resistencia no óhmica y depende completamente de la intensidad de la corriente, es decir dependiendo de la intensidad (y temperatura) del circuito se va adaptando la resistencia REFERENCIAS Son colocadas en el orden en que fueron citadas en el informe y de la siguiente forma: University of Colorado. (2020) Interactive simulations PhET. University of Colorado. Recuperado de: https://phet.colorado.edu/sims/html/circuitconstruction-kit-dc/latest/circuit-construction-kitdc_es.html [1]. https://lizvilla1709.wordpress.com/electrostatica/electr odinamica/ley-de-ohm/ [2]. https://issuu.com/estebanescobar17/docs/elementos__h micos_y_no__hmicos.docx

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