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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORNOMBRE DEL ESTUDIANTE: Viviana Cristina Fuentes Aragón.FACULTAD:Facultad de Ingeniería QuímicaCARRERA: Ing. Química FECHA: 20-07- SEMESTRE: SegundoPARALELO: P1 GRUPO N. 12 PRÁCTICA N°. 4ObjetivosEquipo de ExperimentaciónFigura 1. Resistividad Eléctrica.Fundamento Conce...

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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

NOMBRE DEL ESTUDIANTE: Viviana Cristina Fuentes Aragón. FACULTAD:Facultad de Ingeniería Química CARRERA: Ing. Química

FECHA: 20-07-2020

SEMESTRE: Segundo

GRUPO N. 12

PARALELO: P1

PRÁCTICA N°. 4

TEMA: Resistividad eléctrica. Objetivos

Equipo de Experimentación

0.001 V 0.001 A

0.001 m Figura 1. Resistividad Eléctrica.

Fundamento Conceptual

Procedimiento

Registro de Datos Tabla 1: Resistividad. Conductor

Ø

S

L

V

I

R

R*S/L

Material

10−3(m)

10−6𝑚2

10−2 m

10−3(V)

10−3(A)

Ω

…

0

0

0

0

0

0.20

65.00

0.08

0.81

2.04

0.40

120.00

0.07

1.71

2.15

0.60

210.00

0.07

3.00

2.52

0.80

235.00

0.07

3.36

2.11

0.90

260.00

0.069

3.77

2.11

1.00

300.00

0.065

4.62

2.32

Ni-Cr

0,80

0.503

Tabla 2: Conductor

Ø

S

L

V

I

R

R*S/L

Material

10−3(m)

10−6𝑚2

10−2 m

10−3(V)

10−3(A)

Ω

…

0.62

0.301

216.00

0.05

4320.00

1301.184

0.80

0.503

140.00

0.05

2800.00

1407.560

Ni-Cr

1.00

Cu

1.02

0.817

91.00

0.05

1820.00

1487.122

0.69

0.374

56.00

0.70

80.00

29.912

Cuestionario 1. Analice los valores registrados en la última columna Tabla 1. ¿Qué miden?, ¿Qué unidades de medida les corresponde?, ¿Cómo son entre ellos?,¿Teóricamente cómo deberían ser? Los valores obtenidos pertenecen a la resistividad eléctrica del conductor, la cual posee como unidades Ω*m. Dichos valores son un poco variables, sin embargo, teóricamente deberían ser constantes, es decir un mismo valor. 2. Graficar y analizar R= f(L), con los valores de la Tabla 1. La gráfica obtenida tiende a ser una recta con pendiente positiva, lo que representa la proporcionalidad directa de la Resistencia con la longitud en un mismo conductor, es decir, mientras mayor sea la longitud mayor será la resistencia obtenida. Ver gráfica: ANEXO 1 3. Determinar el valor, dimensiones físicas, unidades de medida de la constante de proporcionalidad de la relación entre la resistencia y la longitud del conductor de Ni-Cr. Explicar a qué magnitud eléctrica corresponde. Comprobar con las magnitudes que se mantuvieron constantes en las mediciones e indicar la relación entre ellos. -Constante de proporcionalidad (m) m=

𝑅2−𝑅1 𝐿2−𝐿1

𝑉

[ ]

𝐴 = m=[𝑚]

(3.77−0.81)𝜴

m=(0.90−0.20)𝑚

m= 4.229 𝜴/𝒎

[𝑉]

m=

[ ] 𝐶

[𝐴∗𝑚]

=

[𝑁]

m= ML𝑰−𝟐𝑻−𝟑 [𝜴]

𝑅 𝐿

ρ∗L 𝑆

𝐿

𝛒

m= 𝑳

[𝑁∗𝑚]

[𝐴2 ∗𝑠]

m=[𝑚]

m=

[𝐽] [𝐶∗𝐴∗𝑚]

[𝐴∗𝑠∗𝐴∗𝑚]

m=

m=

[𝐴∗𝑚]

𝐽

m=

-Unidades de medida

-Magnitud eléctrica

-Dimensiones físicas

-

La constante de proporcionalidad entre la resistencia y longitud del conductor, representa la resistividad por unidad de área.

-Magnitudes constantes

Numero

10−6 Ω*m

1

2.04

2

2.15 0.503

2.52

4

2.11

5

2.11

6

2.32

(𝟐.𝟎𝟒∗𝟏𝟎−𝟔 )Ω∗m

(𝟎.𝟓𝟎𝟑∗𝟏𝟎−𝟔 )𝑚2 𝜴

𝛒𝟒

10−6𝑚 2

-

(𝟎.𝟓𝟎𝟑∗𝟏𝟎

K4=4.195

𝜴

𝒎

(𝟐.𝟏𝟓∗𝟏𝟎−𝟔 )Ω∗m

(𝟎.𝟓𝟎𝟑∗𝟏𝟎−𝟔 )𝑚2

)𝑚2

𝛒𝟓

K5= 𝑺 =

𝛒𝟑 K3= 𝑺 =

(𝟐.𝟓𝟐∗𝟏𝟎−𝟔 )Ω∗m

(𝟎.𝟓𝟎𝟑∗𝟏𝟎−𝟔 )𝑚2

K3=5.00

K2=4.274 𝒎

(𝟐.𝟏𝟏∗𝟏𝟎−𝟔 )Ω∗m −𝟔

𝛒𝟐 K2= 𝑺 =

𝜴

K1=4.056 𝒎 K4= 𝑺 =

ρ= R*S/L

0

3

𝛒𝟏 K1= 𝑺 =

S

(𝟐.𝟏𝟏∗𝟏𝟎−𝟔 )Ω∗m (𝟎.𝟓𝟎𝟑∗𝟏𝟎−𝟔 )𝑚2 𝜴

K5=4.195 𝒎

𝛒𝟔 K6= 𝑺 =

𝜴

𝒎

(𝟐.𝟑𝟐∗𝟏𝟎−𝟔 )Ω∗m

(𝟎.𝟓𝟎𝟑∗𝟏𝟎−𝟔 )𝑚2

K6=4.612

𝜴

𝒎

Los valores obtenidos de la relación entre la resistividad y el área son diferentes, sin embargo, teóricamente deben ser iguales, aquí se observa los errores de medición generados. 4. Graficar y analizar R= f(S), con los valores de la Tabla 2. La gráfica de la resistencia en función de la superficie es una hipérbola lo que representa la proporcionalidad inversa entre dichas magnitudes, es decir, mientras la una incrementa, la otra disminuye. Ver gráfica: ANEXO 2 5. Si el diagrama anterior no es función lineal, utilizar el respectivo artificio matemático y linealizarlo. Explicar cómo se ha procedido y para qué hacerlo. Para linealizar la gráfica se obtuvo los valores inversos de área, dando como resultado una recta lo que representa la proporcionalidad directa de la resistencia al inverso del área. Ver gráfica: ANEXO 3

6. Determinar el valor, dimensiones físicas, unidades de medida de la constante de proporcionalidad de la relación entre resistencia eléctrica y el área o superficie de los conductores de Ni-Cr. Explicar a qué magnitud eléctrica corresponde y comparar con los parámetros constantes en el desarrollo de esta parte de la práctica. R

𝑺−𝟏

Ω

𝒎−𝟐

4320.00

3322259.136

2800.00

1988071.571

1820.00

1223990.208

-Unidades de medida

-Análisis matemático m=tan 𝜃 m=

𝑅

m=

𝛥𝑅

m=

𝛥(𝑆 −1)

[𝛀]

[𝑚−2]

m=

(4320−1820)𝛀

𝑉

[ ] 𝐴

[𝒎−𝟐 ] 𝐽

[𝑉]

= [𝐴∗𝒎−𝟐 ]

m= Ω𝒎𝟐

m=

[𝛀]

= [𝒎−𝟐 ]

m= −1 𝑆

-Dimensiones físicas

m=

[𝐽]

[𝐶∗𝐴∗𝒎−𝟐 ]

(3322259.136−1223990.208)𝒎−𝟐

[𝑁∗𝑚3 ]

m= 1.191458333*𝟏𝟎−𝟑 Ω𝒎𝟐

m= [𝐴2∗𝑠] =

[ ] 𝐶

[𝐴∗𝒎−𝟐 ] [𝑁∗𝑚]

= [𝐴∗𝑠∗𝐴∗𝒎−𝟐 ]

[𝐾𝑔∗𝑚3 ] [𝐴2 ∗𝑠3 ]

m= M𝑳𝟒 𝑰−𝟐𝑻−𝟑 -Magnitud eléctrica 𝑅

m= 𝑆 −1 ρ∗L

m=(

𝑆

)∗𝑆

m= ρ*L

-

La pendiente de la relación entre la resistencia y la longitud del conductor, representa la resistividad por unidad de metro.

R*S/L

L

10−6 Ω*m

10−2 m

1301.184 1407.560

1.00

1487.122

-Magnitudes constantes Como L=1 ρ*L 10−6 Ω*m 1301.184 1407.560 1487.122

El valor de proporcionalidad de la gráfica R=f(1/S), se asemeja a los valores que se obtuvieron de la relación de la longitud del conductor con la resistividad para cada medición, teóricamente debería ser iguales, pero por errores de medición en el amperímetro y voltaje se aprecia una mínima dispersión de valores.

7. Comparar los valores tabulados en la última columna de la Tabla 2, para los conductores de níquel cromo y para el conductor de cobre. ¿Cuál es la utilidad de cada conductor de acuerdo a estos valores analizados? Los valores de resistividad obtenidos para el níquel-cromo son semejantes, se puede observar un error de la apreciación en la medición en el amperímetro y voltímetro, puesto que en teoría dichos valores deberían ser iguales. La resistividad del cobre (Cu) es sumamente menor comparada con la del Ni-Cr, con un valor de 29.912*10−6 Ω*m. - El Ni-Cr por su gran resistividad y su difícil oxidación a altas temperaturas, es muy utilizado en la confección de resistencias para elementos telefónicos como chips de teléfonos móviles o cubiertas de motores de tractores. - El cobre gracias a su alta conductividad eléctrica y baja resistividad eléctrica, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros elementos eléctricos y componentes electrónicos. 8. Resumir las conclusiones encontradas e indicar de qué factores geométricos depende la resistencia de un conductor. ¿cuál es la ecuación general? -La resistencia eléctrica es directamente proporcional a la longitud del conductor. RαL - La resistencia eléctrica es inversamente proporcional al área de la sección transversal del conductor. 𝟏 Rα 𝑺 - Los factores geométricos que afectan la resistencia de un conductor son la longitud y el área, a una mayor longitud existirá mayor resistencia y a mayor área menor resistencia.

-

Cálculos típicos

-

ANEXO 1

-

ANEXO 2

-

ANEXO 3

Conclusiones 1. La resistividad eléctrica nos indica la fuerza con la que un material se opone al flujo de corriente eléctrica, es decir, si un material tiene alta resistividad, este no permite que la corriente eléctrica fluya tan fácilmente por él. 2. Un material con una resistividad eléctrica alta (conductividad eléctrica baja), es un aislante eléctrico y un material con una resistividad baja (conductividad alta) es buen conductor eléctrico. 3. El Ni-Cr posee mayor resistividad eléctrica que le Cu, lo cual indica que el cobre es un mejor conductor de electricidad. 4. Comprobamos la variación de la resistencia eléctrica respecto con la longitud y el área de un conductor, así si el área aumenta la resistencia disminuye facilitando el paso de electrones y si la longitud aumenta la resistencia aumenta. 5. Si aumentamos la distancia del sensor de voltaje pegado en las varillas de prueba los electrones colisionarán con átomos aumentando así la resistencia eléctrica de estas. Cabe recalcar también que la receptividad eléctrica de cada varilla de prueba cambiaba con el mismo voltaje, debido a su material y diámetro, la varilla de cobre es altamente conductora y receptiva de electricidad por lo que tiene menor resistividad eléctrica. 6. En la práctica se observan errores de medición los mismos que pueden haber sido generados por la precisión en la lectura de datos. 7. El diagrama de resistencia en función del conductor está representado por una línea recta con pendiente positiva, donde dicha pendiente representa la resistividad sobre unidad de área, además de una relación directamente proporcional. Mientras tanto el diagrama de resistencia en función de la sección del conductor está representado por una hipérbola lo que representa la proporcionalidad inversa entre dichas magnitudes, pero al realizar la relación inversa es decir el diagrama de resistencia en función del inverso de la sección del conductor nos dará una línea recta con pendiente positiva, donde la pendiente representa la resistividad por unidad de longitud.

Bibliografía...