Práctica 9 - Conductividad eléctrica en metales base cobre PDF

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Enunciado de la práctica 9....

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PRÁCTICA Nº 09 Conductividad

eléctrica en metales base cobre 1. INTRODUCCIÓN Todos los materiales ofrecen una resistencia al paso de la corriente eléctrica. De entre ellos, los metales son los que ofrecen menor resistencia. La resistividad eléctrica es la característica eléctrica que discrimina la aptitud de cada uno de ellos al paso de electrones a su través. La resistividad eléctrica ρ se define como la resistencia R al paso de la corriente que ofrece un material de 1 m2 de sección S y 1 m de longitud L. Se expresa como:

R

S L

3. EQUIPAMIENTO Para la realización de la práctica será necesario el siguiente equipamiento: 1) Fuente de alimentación de intensidad variable, 2) Polímetro de 0-10 A que operara de amperímetro, 3) Multímetro de 1 µV de precisión para determinar la caída de potencial, 4) Cables de conexión, 5) Pie de rey y regla para medir dimensiones de muestra. 4. MATERIAL Se dispone de los siguientes materiales: 1) Cobre OFHC blando y duro, 2) Cu40Zn (Latón) blando y duro, Cu-Sn (bronce) de 8, 10 y 12 %Sn. 5. PROCEDIMIENTO

La conductividad eléctrica absoluta σ es inversa a la resistividad ρ, σ = 1/ρ; e indica la facilidad con que los electrones fluyen a través de un material. Sus unidades son Ω-1m-1 o S/m (1 Siemens = 1 Ω-1).

Medir con el pie de rey las dimensiones necesarias para calcular la sección S del metal, rectangular o circular. Medir la longitud L que producirá la caída de potencial al paso de la corriente eléctrica.

Existe una escala relativa (IACS) que compara las conductividades eléctricas de los distintos metales, sobre la base del cobre patrón: hilo de cobre de 1 m de longitud y 1 g de masa, que da una R = 0,15388 Ω a 20 °C. Para éste, se establece por convenio que σ toma el valor 100, siendo ρo = 1.724 µΩcm. Para cualquier metal, se cumplirá que:

 IACS  100

1,724



2. OBJETIVO El objetivo de la práctica es calcular los valores de resistividad, conductividad, y conductividad relativa IACS, a partir de los datos obtenidos experimentalmente.

Figura 1. Equipamiento y montaje.

Conectar el equipamiento con cable eléctrico, ver la figura 1, en el orden que sigue: 1) Fuente de alimentación con el extremo del material seleccionado, 2) Extremo contrario del material con amperímetro, 3) Amperímetro con la fuente de alimentación. Aplicar una intensidad I de 1 A. Medir la caída de potencial V en el multímetro

de precisión. Para ello, se aplican las puntas sobre el metal a una longitud L conocida previamente. Repetir con otras dos intensidades: entre 3, 5, 7 y 9 A. Repetir para otros metales. Rellenar la tabla correspondiente que se acompaña. 6. CÁLCULOS Para determinar la resistividad, conductividad, y conductividad relativa IACS, primeramente calcular la resistencia R según la Ley de Ohm: I = V/R. Unidades del sistema internacional I (A), V (V) y R (Ω). Calculada R, aplicar las fórmulas dadas por las definiciones dadas en el primer punto 1 Introducción. Rellenar la tabla con los datos obtenidos en las experiencias realizadas. Calcular para cada material el valor promedio y desviación normal de resistividad, conductividad absoluta y relativa IACS. 7. CUESTIONES Responda a las siguientes cuestiones. 1. ¿Existen diferencias entre las dos clases de Cobre? Resistividad de cobre blando < 1.80 µΩcm. Para el cobre duro es > 1.80 µΩcm. 2. ¿Qué efecto produce sobre la conductividad IACS la adición de Zn al Cu para formar el Latón? 3. ¿Cómo influye el aumento de %Sn de los bronces en la conductividad? 8. PROBLEMA. El alambre de aluminio contenido en una bobina tiene un diámetro de 1 mm y una longitud de 1 Km. Al pasar una corriente de 500 mA experimenta una caída de potencial de 17.82 V. Calcular: A) Resistividad en µΩcm, B) Conductividad absoluta en (Ωm)-1, C) Conductividad relativa en la escala IACS.

Grupo: Apellidos, Nombre

TABLA DIMENSIONES Material Ancho (cm)

TABLA DE RESULTADOS Material I (A) V (mV)

Día:

Hora: Firma

Espesor (cm)

R (µΩ)

Longitud (cm)

Diámetro (cm)

ρ (µΩcm)

σ (106/Ωm)

Superficie (cm2)

σIACS (%)

TABLA DIMENSIONES Material Ancho (cm)

TABLA DE RESULTADOS Material I (A) V (mV)

Espesor (cm)

R (µΩ)

Longitud (cm)

Diámetro (cm)

ρ (µΩcm)

σ (106/Ωm)

Superficie (cm2)

σIACS (%)...