Facultad DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMATICA

Curso: Laboratorio de Fsica III

Profesor: Miguel Angel

Tema:

Ciclo: III

Integrantes: Cdigo:

Espinoza Quilcahuanca 1119110137 Yelitza Caroline Jirn Vicente Andres 1119110128 Vera Chapoan Cesar 1129110011

2013

I) OBJETIVOS: Analizar la validez de la ley de ohm.

Verificar experimentalmente que la resistencia de un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) e inversamente proporcional ala intensidad de corriente (i).

Comprobar la ley de ohm. Adquirir cierta habilidad en el manejo del multmetro, as como programas de simulacin en computadora.

II) INTRODUCCIN:El estudio de la ley de ohm, y los circuitos de corriente continua es un excelente mtodo para aprender a manejar conexiones e instrumentos de medida como el multmetro.En esta prctica est basada en esta ley de ohm que se comprobaron por la parte prctica mediante un probador y simulada por medio de un programa de computadorLa corriente fluye por un circuito elctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley bsica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, as llamada en honor a su descubridor, el fsico alemn George Ohm. Segn la ley de Ohm, la cantidad de corriente que fluye por un circuito formado por resistencias puras es directamente proporcional a la fuerza electromotriz aplicada al circuito, e inversamente proporcional a la resistencia total del circuito. Esta ley suele expresarse mediante la frmula I = V/R, siendo I la intensidad de corriente en amperios, V la fuerza electromotriz en voltios y R la resistencia en ohmios. La ley de Ohm se aplica a todos los circuitos elctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el anlisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.

III) FUNDAMENTO TEORICO: En los terminales de una batera existe la fuerza electromotriz (FEM) cuando no se toma corriente. Esta fuerza electromotriz, es considerada en ocasiones como una presin elctrica y se debe a un sobrante de electrones en uno de los terminales, y a la falta de electrones en la otra. En el momento oportuno, el exceso de electrones del terminal negativo se precipitar para combinarse con los tomos deficientes de electrones en el terminal positivo y se considera que dichos electrones estn bajo presin. Pregunta: Porqu los electrones no pasan por la batera y se combinan con los iones positivos(tomos deficientes de electrones)? Porque los electrones y los iones se generan bajo presin y no pueden volver a la batera tanto como el agua que no puede retroceder a la bomba para igualar la presin creada por la misma.Al recorrido que ofrecen los conductores a la corriente de la batera se le llama circuito. Cuando se conectan uno ms conductores a la batera, pero sin completar el recorrido para que circulen los electrones, se le llama circuito abierto, por el contrario, si se completa el camino se le llama circuito cerrado. RELACION ENTRE VOLTAJE, CORRIENTE Y RESISTENCIA:Si se aplican 10 voltios a una resistencia de un ohmio en un circuito cerrado, fluye por el una corriente de 10 amperios los cuales se pueden medir con un ampermetro. Si se aumenta el voltaje a 20 y la resistencia sigue siendo de 1 ohmio, esto es causa de una corriente de 20 amperios, mismos que fluirn por la resistencia. La cada de voltaje en la resistencia sigue siendo igual al voltaje de la batera, en este caso 20 voltios.Otro ejemplo: Si mantenemos el voltaje en 20 voltios y aumentamos la resistencia a 5 ohmios, la corriente bajar a 4 amperios. A esta relacin entre el voltaje, la corriente y la resistencia se le llama "LEY DE OHM".LEY DE OHM:En la ciencia, para producir un efecto debe existir una causa y como consecuencia, para producir un efecto la causa debe vencer la oposicin presente. En electricidad esta regla se demuestra; la fuerza electromotriz es la causa, la corriente es el efecto y la oposicin es la resistencia. La relacin entre voltaje, corriente y resistencia se compara por analoga con un circuito elctrico y uno hidrulico. Cuando se aumenta la fuerza electromotriz, se aumenta la corriente, entonces se dice que la corriente es directamente proporcional al voltaje(FEM), si aumentamos al doble el voltaje la corriente crecer tambin el doble. Tambin la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, en este caso, si la resistencia se hace mayor, la corriente se har menor.Como se dio el ejemplo anteriormente, cuando la resistencia se aumento 5 veces la corriente bajo a una quinta parte. Resumiendo, decimos que la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia, esta relacin se expresa en la ecuacin matemtica siguiente:I (corriente o amperaje) es igual a E (voltaje) dividido R (resistencia en ohmios).Esta relacin se conoce como ley de ohm porque fue desarrolada por el fsico alemn Georg Simn Ohm ( 1787 - 1854 ). Esta ecuacin fue hallada en el ao de 1,827.La ecuacin anteriormente descrita nos sirve para hallar la corriente, si el voltaje y la resistencia se conocen, tomemos como ejemplo que tenemos 20 voltios ( E ) y un resistor de 5 ohmios ( R ) el resultado es 4 amperios ( I ). Si lo que queremos es hallar la resistencia, la ecuacin es: R igual a E dividido I, o sea, 20 voltios dividido 4 amperios igual: 5 ohmios.Ahora bien, lo que queremos es hallar el voltaje, aqu usamos la ecuacin siguiente:E igual a I por R, o sea: 4 amperios por 5 ohmios igual: 20 voltios.

El amperio se puede sub - dividir en: miliamperios(milsima parte de un amperio) y en microamperios(millonsima parte de un amperio). Los miliamperios se utilizan en la mayora de los circuitos transistorizados. Los smbolos para miliamperios y microamperios son como siguen respectivamente: mA - uA.La resistencia es expresada en ohmios, un ohmio es la resistencia que presenta un circuito X donde un voltio hace circular un amperio de corriente. La otra forma de definir un ohmio est r una columna de mercurio puro de una seccin transversal (grueso) de un milmetro cuadrado y de 106.3 centmetros de largo, a la temperatura de cero grados centgrados. En ohmio es muy pequeo para muchas mediciones en electrnica, por lo mismo en algunas resistencias se utilizan las palabras kilo (1000 ) y Mega ( 1,000,000 ). Adems se utiliza un cdigo de colores para identificar el valor de estas, ya que un valor muy grande no cabra en el cuerpo de la resistencia, por ejemplo una resistencia de 1,000,000 ohmios (1 Mega-ohmio)tendra los colores: marrn - negro - verde.

CIRCUITOS EN SERIE:Hasta aqu se han hecho clculos con una resistencia conectada en los terminales de la batera, en este caso nos preguntamos, si hay ms de una resistencia, como se aplica la ley de ohm?. Hay 3 maneras de conectar un resistor a un circuito: en serie, en paralelo y en serie - paralelo. Cada uno de estos mtodos de conexin se usa en la prctica y depende del resultado deseado. En esta oportunidad se hablar del circuito en serie, cuando hablamos de un circuito en serie significa que las resistencias u otros componentes se conectan uno tras otro, para decirlo de otra forma, en fila.En la figura inferior se pueden ver 3 resistencias en serie conectados a una batera. En este caso la corriente que circula por una resistencia en serie debe circular por todos los dems, definido de esta forma se obtiene una regla importante: LA CORRIENTE DE TODAS LAS PARTES DE UN CIRCUITO EN SERIE ES IGUAL. Si se coloca un ampermetro entre R1 y R2, o bien R2 y R3, o entre la batera y R1, el instrumento indicar el mismo amperaje.Como ya se dijo, la corriente elctrica se mide en electrones por segundo, la corriente ser siempre la misma en cualquier parte del circuito; an puede existir alguna duda del lado por donde entran los electrones en la resistencia. Dada la oposicin de la resistencia, los electrones se acumularn y su paso ser lento, por lo mismo la proporcin de la circulacin de estos es la misma cantidad de electrones por segundo. En la figura se puede observar que la resistencia total(Rt) es igual a: 500 + 200 + 300 = 1000 ohmios. La corriente que circula y que est limitada por la resistencia total, segn la ley de ohm, deducimos: I = E dividido Rt = 100 dividido 1000 = a 0.1 amperio. Esta es la corriente que circula en cada resistencia, Como cada resistencia tiene diferente valor, el voltaje en cada uno es diferente. En los siguiente clculos se notar que se usa el smbolo "V" que equivale a la cada de voltaje, en otras palabras "E" lo definimos como el voltaje de la fuente(batera) y "V", como la cada de voltaje.

Si observan los clculos, notaremos que, aunque son diferentes los voltajes en cada resistencia, la suma de los voltajes de cada es igual al voltaje aplicado(E), ahora veamoslo en una ecuacin matemtica: E = V1 + V2 + V3, en nmeros: 50 + 20 + 30 = 100 voltios.CIRCUITOS EN PARALELOSe ha explicado ya el clculo de los circuitos en serie, ahora se hablar sobre los circuitos en paralelo, en estos como se podr notar que existen algunas variantes con respecto a los circuitos en serie.En la figura se puede observar un circuito con 2 resistencias en paralelo. Los electrones que parten de la batera se dividen en 2 grupos, uno de los cuales circula por R1 y el otro por R2 pero, los 2 grupos se juntan nuevamente al otro extremo de la unin y regresan a la batera. Dado que existen caminos paralelos para la circulacin de la corriente, la combinacin de resistencias de dicha figura se llama circuito paralelo.Como puede notarse en este circuito, ambas resistencias se conectan directamente a los terminales de la batera, y la teora indica que no existe resistencia en los alambres conductores. Para estos circuitos existe la regla: EL VOLTAJE EN TODAS LAS PARTES DE UN CIRCUITO EN PARALELO ES EL MISMO. La corriente en R1 puede encontrarse por la ley de ohm. Ya que dicha corriente es diferente de la corriente en R2.

El ltimo clculo est basado en una importante ley. La corriente total (It) se encontr sumando las corrientes en cada ramal, esto hace pensar que no puede circular ms corriente de la que entrega la batera, esto est expresado en una ley fundamental que se conoce como LEY DE KIRCHHOFF, misma que determina que LA SUMA DE LAS CORRIENTES QUE ENTRAN A UN PUNTO ES IGUAL A LA SUMA DE LAS CORRIENTES QUE SALEN DE DICHO PUNTO. EXPERIMENTO:MATERIALES: Computadora personal Interfase Sciense Workshpf 750 Amplificador de potencia Laboratorio electrnico Resistencia de aproximadamente 10 (ohm) Cable de conexin Multmetro

PROCEDIMIENTO:Procedimiento para configuracin de equipos y accesoriosa. Verificamos la conexin y el contenido del interface.b. Ingresamos al programa Data Studio y seleccionamos crear experimento.c. Seleccionamos el aplicador de potencia, y efectuar la conexin con los sensores, a la interface. Por data estudiod. Efectuar la calibracin para este sensor indicando las salidas de voltaje continuo con una variacin de 0,1 voltios y una frecuencia de muestreo de 50Hz En voltaje y corriente.

e. Genera una grafa para cada uno de los parmetros demostrados por le amplificador (voltaje y corriente)

PRIMERA ACTIVIDAD: (Medicin de voltaje y corriente con resistencia constante)a. conecte lo terminales del amplificador en las entradas del laboratorio AC/DC.b. Cierre el circuito con una resistencia de 10 ohm realizando en montaje como se muestra figura(1)

FIGURA 1

c. Con el amplificador de potencia encendido pulse el botn (inicio), para iniciar la toma de datos, realiza la medicin durante 5s y luego vari el voltaje en el generador de potenciad. Con el generador de seales aumentando 0,1vol por vez; repetir el proceso hasta alcanzar 1vol y detener la toma de datose. Registr sus datos en la tabla 0.30.40.50.60.70.80.9

Voltaje(voltios)0.3050.4020.5020.6050.7070.8040.908

Corriente (Amperios)0.00140.00200.00230.00280.00320.00330.0040

Resistencia264Resistencia229,19

TericaExperimental

Error Absoluto 0,13Error Porcentual13,19%

CALCULOS:

ERROR ABSOLUTO = = =0,1319

GRAFICA DE INTENSIDADGRAFICA DE VOLTAJE

GRAFICA DE RESISTENCIA

CONCLUSIONES:Para la pasada experiencia se pudo 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 tambin aumentaba la corriente. Sin embargo podemos decir que la cantidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia, tambin observado en los datos de la segunda parte.

Por lo tanto se puede concluir que aunque los porcientos de error no fueron los esperados, los datos obtenidos nos ayudaron a determinar y comprobar la Ley de Ohm en un circuito.