Ley De Ohm - Práctica con aplicación de la ley de ohm PDF

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Ley De Ohm Moreno (1722189) Miguel Cifuentes (1729872) Juan Camilo (1832287) Departamento de Facultad de ciencias, Universidad del valle Fecha de entrega: 25 de septiembre de 2018 Resumen Algunos materiales de los que compuestos los alambres, son conductores de esta depende de sus propiedades como l...

Description

Ley De Ohm

Julián Andrés Moreno (1722189) Miguel Ángel Cifuentes (1729872) Juan Camilo Vásquez (1832287) Departamento de física, Facultad de ciencias, Universidad del valle Fecha de entrega: 25 de septiembre de 2018

Resumen Algunos materiales de los que están compuestos los alambres, son conductores de corriente; esta característica depende de sus propiedades físicas como longitud, grosor y conductividad; donde esta última es una propiedad intrínseca de cada material y depende de cómo se mueven los electrones a través del mismo. En este laboratorio se estudió la dependencia de las resistencias eléctricas con la geometría y la resistividad. Se realizaron pruebas a alambres de distintos materiales (constantán y latón) variando longitud y diámetro del material, todo con la finalidad de estudiar la dependencia de la resistencia eléctrica con la geometría y constatar que cada material tiene una resistividad diferente. Objetivos:



Estudiar de la dependencia de la resistencia eléctrica con la geometría (longitud, sección transversal) y con el material (resistividad): Ley de Ohm



Estudiar el coeficiente térmico de la resistencia.



Comprobar la ley de ohm experimentalmente y comparar los datos teóricos.

1. Descripción: Dependencia de la resistencia con la geometría: (1) En primera instancia se conectó el circuito tal cual y como sugiere la guía, teniendo en

cuenta el hecho de que se emplea una de las resistencias de constantán como Rx. Posteriormente y con el reóstato en su valor máximo al igual que la fuente de poder; se varió Ro para que la corriente que circula por el circuito sea de máximo 0.8 A (aproximadamente). Con lo anterior ya realizado, se procede a elevar la tensión hasta el máximo para iniciar la toma de datos.

(2) Subsiguiente, se redujo el valor de la tensión en el circuito haciendo uso de la perilla

reguladora de voltaje en la fuente, para poder así tomar los datos de la caída de potencial en Rx con 10 distintos valores de corriente. Dependencia con la longitud: Se lleva el valor de la tensión a cero antes de iniciar las mediciones para la dependencia de la resistencia con la longitud. En esta ocasión se conectó como Rx dos resistencias de constantán con una configuración en serie para repetir así el anterior procedimiento ( (1) y (2) ) y consignar las respectivas mediciones. Luego a la disposición de resistencias de constantán, se le agrega otra unidad en serie y se repite una vez más el proceso ( (1) y (2) ), lo anterior con el fin de obtener más datos y poder realizar una conclusión sobre la dependencia estudiada en esta parte del laboratorio. Dependencia con el área transversal: Con el fin de analizar esta dependencia, se conectó como Rx tres alambres de constantán medidos de manera individual, cada uno con diámetro diferente y se realizaron los pasos ( (1) y (2) ). Dependencia con el material: Para este caso se repitieron los pasos ( (1) y (2) ), con la condición de que Rx es esta vez una resistencia de latón, todo con el fin de ver como se correlaciona el material con la resistividad. Se comparan los valores obtenidos con el constantán y el latón.

2. Ecuaciones: Ecuación A. 𝑰=

𝑽𝟏 −𝑽𝟐 𝑹𝟎

Ecuación B. 𝑹=𝝆

𝑳 𝑨

3. Resultados: Tabla 1 – Dependencia de R con la longitud (L): L

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60

2L

0,06 0,13 0,19 0,25 0,32 0,38 0,45 0,51 0,58 0,64 0,71 0,77

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 = =

= =

3L

0,13 0,25 0,38 0,51 0,64 0,77 0,90 1,03 1,16 1,28 1,42 1,55

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 = =

0,19 0,38 0,60 0,77 0,97 1,17 1,35 1,54 1,73 1,94 2,12 2,34

Figura 1 – Tensión Vs Corriente:

Tensiones vs Corriente 2,50

Tensión (V)

2,00 1,50 L 1,00

2L 3L

0,50 0,00 0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

Corriente (A)

Se puede observar gracias a la gráfica que la tensión y la corriente tiene una relación directamente proporcional, sin importar la longitud del elemento

Tabla 1.1 – Dependencia de R con la longitud (L):

1,292 2,587 3,873

1 2 3

Figura 1.1 – Resistencia Vs Longitud:

Resistencia vs Longitud 4,5 4

3,5 3 2,5 2 y = 1,2905x + 0,003 R² = 1

1,5 1 0,5 0 0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

Mediante la dependencia lineal, se puede afirmar que, a mayor longitud del material, mayor es la oposición al paso de la corriente.

Tabla 2 – Dependencia de R con el área transversal (A): Diametro 1 (1 mm)

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60

0,03 0,06 0,10 0,13 0,16 0,19 0,22 0,25 0,29 0,32 0,35 0,39

= =

Diametro 2 (0,5 mm)

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 = =

0,13 0,25 0,37 0,49 0,62 0,74 0,87 1,00 1,13 1,24 1,36 1,50

Diametro 3 (0,35 mm)

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 = =

0,25 0,49 0,76 1,01 1,29 1,52 1,77 2,04 2,32 2,55 2,79 3,06

Figura 2 – Tensiones Vs Corrientes:

Tensiones vs Corrientes 3,50 3,00 2,50 2,00

1 mm 0,5 mm

1,50

0,35 mm 1,00 0,50

0,00 0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

Se puede ver que se conserva la relación lineal que se esperaba en un principio con base a la ley de Ohm.

Tabla 2.1 – Dependencia de R con el área transversal (A):

1,25 5,00 10,00

0,644 2,491 5,118

Figura 2.1 – Dependencia de R con el área transversal (A):

Resistencia vs Area Transversal 6 y = 0,5121x - 0,0227 R² = 0,9997

Resistencia (Ohms)

5 4 3 2 1 0 0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

Area transversal (mm2)

Al analizar el comportamiento de los datos en la gráfica, se puede concluir que su resultado obedece a la ecuación B.

Tabla 3 – Dependencia de R con el material: Constantán

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 = =

Latón

0,13 0,25 0,37 0,49 0,62 0,74 0,87 1,00 1,13 1,24 1,36 1,50

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 = =

0,02 0,04 0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 0,15 0,16 0,18 0,20 0,22

Figura 3 – Dependencia de R con el material:

Constantán Vs Latón 1,60

Tensión (Volts)

1,40 1,20 1,00 0,80 Constantán

0,60

Latón

0,40 0,20 0,00 0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

Corriente (A)

0,50

0,60

0,70

Tabla 4 – Resistencia de un filamento de tungsteno:

−

1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00

0,18 0,38 0,65 1,15 1,76 2,36 2,95 3,55 4,15 4,79 5,41 6,02

0,82 1,62 2,35 2,85 3,24 3,64 4,05 4,45 4,85 5,21 5,59 5,98

Figura 2 – Tensión 2 Vs Corrientes:

V2 Vs I 7

Tensión (V)

6 5 4 3 2 1 0

0

0,02

0,04

0,06

0,08

Corriente (A) Series2

0,1

0,12

0,14

4. Análisis de resultados Los resultados obtenidos fueron satisfactorios; en primer lugar, por la idoneidad de los instrumentos de medición empleados durante la práctica, y en segundo lugar por la obtención de gráficas que respaldan todo el procedimiento matemático y los fenómenos físicos que se pretendían estudiar. Al comparar la teoría con la práctica, se determinó que la comparación de los valores arrojó un error por debajo del 1% y es por lo anterior que la práctica está muy afín y se ajusta a la teoría expuesta en la guía, por consiguiente, se puede afirmar que la ley de ohm existe y se cumple bajo ciertas condiciones.

5. Conclusiones: I. II. III. IV.

Se obtuvo una buena relación lineal entre los parámetros evaluados en las diferentes gráficas, demostrando así la ley de Ohm. Se logró demostrar la relación directa entre la tensión y la corriente de manera experimental. La composición de elementos del objeto por el cual circulan los electrones, tienen una repercusión directa sobre la oposición al paso de la corriente. Se determinó que la resistividad de un material es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su área

6. Referencias [1]. M. Alonso, E. Finn, Física; tomo 2 Editorial Addison Wesley Iberoamericana (Consultada 25 de septiembre de 2018) [2]. Física Tomo II, R. A. Serway, cap. 28, 3ra edición. Editorial Mc. Graw Hill. (Consultada 25 de septiembre de 2018) [3]. Física, Paul A Tipler, 4ª edición W.H. Freeman and co. (Consultada 25 de septiembre de 2018)

7. Procedimientos y cálculos adicionales...