RESUMEN

Para analizar detalladamente la ley de Ohm, la cual establece que la corriente que

circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional al voltaje e

inversamente proporcional a la resistencia siempre y cuando su temperatura se

mantenga constante, se realizó la práctica de laboratorio “Ley de ohm”, la cual

tiene como objetivo verificar experimentalmente la ley de ohm, obtener curvas

características de corriente vs voltaje de diferentes dispositivos y usar esta ley

para determinar los valores de las resistencias. Para realizar la práctica fue

necesario configurar el circuito para los tres resistores, este circuito estaba

compuesto por; amplificador de potencia, sensor de voltaje, sensor de corriente,

cables de conexión, interfaz, voltímetro, caja de resistencias, bombillo y Led. Para

los resistores se debía analizar su resistencia y tolerancia, lo cual se puede hacer

mediante una tabla que contiene un código de colores que nos dan estas

características según el resistor, también lo podemos hacer mediante aparatos

eléctricos tales como el voltímetro. Para cada circuito (resistor, bombillo y Led), se

debe realizar un gráfico de corriente vs. voltaje, en dichos gráficos se pudo validar

si se cumplía con la ley de ohm, lo que se pudo observar es que en el caso de los

resistores si se cumple con la ley de ohm ya que la corriente varia constantemente

con respecto al voltaje; para el bombillo se observo que este no cumple con la ley

de ohm ( pero podemos usarla para hallar su resistencia en punto determinado de

la curva ), ya que la corriente varia en forma de curva y finalmente para el Led se

observo que cumple solo en cierta parte del gráfico con la ley de ohm. Gracias a

esta práctica se pudo validar lo establecido por la ley de ohm y conocer en que

objetos se cumple esta ley, además de aprender que aplicaciones tiene la misma y

como ha contribuido a la mejora de los procesos en la actualidad

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INTRODUCCION

La Ley de Ohm afirma que la corriente que circula por un conductor eléctrico es

directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia

siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. Se dice que un circuito

o material cumple con esta ley cuando se cumple lo dicho anteriormente, es decir

que la resistencia aumenta cuando el voltaje y la corriente aumentan y disminuye

cuando estos disminuyen.

Esta ley tiene su nombre en honor al físico alemán Georg Ohm, el cual en el año

de 1827 descubrió que la corriente en un circuito de corriente continua varia

directamente con la diferencia de potencial, e inversamente con la resistencia del

circuito. La definición matemática es la siguiente:

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la

diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, y R es la resistencia

en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es

constante, independientemente de la corriente.

Estos concepto se validaran mediante esta práctica donde analizaremos

resistencias con sus características, el comportamiento de algunos dispositivos

electrónicos donde se pueda ver claramente el criterio de la ley de ohm al igual

que realizaremos una práctica donde vemos que no se cumple la ley pero nos

servirá de base para poder entender cómo usarla en estos casos.

Este laboratorio tiene como objetivo principal validar experimentalmente la ley de

ohm, lo cual se realizó mediante la toma de datos de diferentes configuraciones de

circuitos para resistores, bombillo y Led, con estos datos se realizaron gráficos de

corriente vs. voltaje para analizar el comportamiento de los mismos y ayudarnos a

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comprender lo establecido por la ley de ohm, la cual establece que existe una

relación entre la corriente, el voltaje y la resistencia en un material, por lo tanto se

realizaron los gráficos de dichos comportamientos para validar la teoría.

METODOS

Para el inicio del montaje se recibió el equipo requerido para el experimento de

verificación de la Ley de Ohm, el equipo fue el siguiente:

i. Sensor de voltaje

ii. Bombillo

iii. Caja de resistencias

iv. Multímetro digital

v. Amplificador de potencia

vi. Sensor de corriente

vii. Led

viii. Cables de conexión

ix. Interfaz

Durante la práctica se debía organizar el equipo para 3 tomas de datos, el primero

para 2 resistencias una de 100Ω y otra de 270Ω, la segunda configuración es para

un bombillo y finalmente para un LED, el cual fue probado antes de hacer la

práctica para evitar errores en la toma de datos. El procedimiento que se llevó a

cabo fue el siguiente

1. Inicialmente se conecto el sensor de corriente en el canal A de la interfaz, el

amplificador de potencia en el canal B y el sensor de voltaje en el canal C

de la interfaz, una vez conectados estos instrumentos fueron configurados

en el Data Studio según las indicaciones de la “guía de laboratorio Ley de

Ohm” y las indicaciones dadas por el profesor.

2. Para la primera prueba, la cual consistía en la toma de datos para la curva

característica de un resistor, buscaron 2 resistencias una de 100Ω y otra de

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270Ω, para identificarlas se utilizó el voltímetro digital con el cual se podía

mirar el valor de las resistencias de la caja de resistencias y con ayuda de

la tabla de colores para las resistencias se identificó el valor teórico con su

respectiva tolerancia de cada una de ellas. El montaje para la prueba de las

resistencias es el que se muestra en la figura No 1 “Montaje para Curva

Característica Resistencia”

Figura No1. Montaje para curva característica resistencia

3. Una vez montado el circuito se realizo un grafico de corriente vs. voltaje

llevando el voltaje desde -8v hasta +8v en cambios de 1 voltio, conservando

el dato en cada cambio.

4. Después de haber terminado la prueba para las dos resistencias se

configuro el circuito para realizar la prueba del bombillo, en el circuito se

cambia la caja de resistencia por el bombillo, el montaje queda como se

ilustra en la figura No 2 “Montaje para Curva Característica Bombillo”

Figura No2. Montaje para curva característica Bombillo

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5. Una vez montado el circuito para el bombillo, se realiza un gráfico de

corriente vs. voltaje empezando en cero voltios y llevándolo hasta 8A, en

cambios de 0.05v

6. La tercera parte de la prueba consistió en el circuito con el LED, para esto

fue necesario conectar nuevamente la caja de resistencias con un resistor

de un 1kel circuito quedó como se ilustra en la figura No 3 “Montaje

para Curva Característica Led”

Figura No 3 “Montaje para Curva Característica Led”

7. Después de tener montado el circuito para el LED se crea un gráfico de

corriente vs voltaje iniciando el voltaje en -1.0V y llevándolo hasta 0.8A en

cambios de 0.1V.

Finalmente se desconecto el equipo y fue devuelto.

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RESULTADOS

A continuación se presentan los resultados obtenidos durante la práctica, los

cuales constan de 4 gráficas de corriente vs. Voltaje para las diferentes

configuraciones de circuitos que se realizaron, las cuales se explicaron en el punto

anterior (método). Para el caso de las resistencias se utilizó una tabla de colores

(ver tabla No1) que ayudo a determinar las características y valor de cada una de

las resistencias con su respectiva tolerancia, esto dependiendo de la configuración

de colores de la resistencia.

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Resistencia de 98.6 Ω

Al analizar las resistencia se nota que ellas tienen unas bandas de color las cuales

nos sirven para determinar características de cada una de ellas tales como

tolerancia y limite de resistencia, en este caso tenemos una resistencia de bandas

café, negro, café, que nos da la equivalencia de 98.6 Ω y una banda dorada que

nos da la tolerancia de esta la cual es del 5% según tabla de colores para ellas.

Figura No 4. Gráfico de Corriente vs. Voltaje Resistencia de 98.6 Ω

Según el análisis realizado para cada uno de los resistores y los resultados

experimentales podemos afirmar que los dispositivos usadas hasta el momento

cumplen correctamente la ley de ohm ya que al obtener la grafica corriente VS

voltaje ( Figura .No 4), tenemos como resultado una línea recta lo que nos deja

ver claramente que la corriente es directamente proporcional al voltaje, e

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inversamente proporcional a la resistencia, de donde podemos sacar la pendiente

y así conseguir el valor de la resistencia.

Estos se puede validar haciendo el cálculo de R=1/m, que nos daría el valor de la

resistencia que estamos analizando.

Al tomar mediciones con el voltímetro obtuvimos un valor para la resistencia de

98.6 Ω lo cual nos deja un parámetro de 2.4 Ω que lo asociamos con el error

absoluto.

Resistencia de 270 Ω

Figura No 5. Gráfico de Corriente vs. Voltaje Resistencia de 270 Ω

Al analizar este resistor se encontró con las bandas de color rojo, violeta, café, los

cuales corresponden a una resistencia de 270 Ω y una banda dorada que para

este caso nos da la tolerancia del 5%, al realizar el grafico de corriente vs. Voltaje

para este resistor podemos ver que también cumple con la ley de ohm como se

muestra en la figura No. 5.

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Figura No. 6 Curva característica del bombillo.

Como se muestra en la figura No.6 podemos ver que al realizar el experimento

del bombillo este no cumple claramente la ley de ohm ya que se nota que no hay

una relación directamente proporcional entre la corriente y el voltaje donde la

curva característica debería ser una línea recta, pero esta practica nos sirvió para

ver como podemos aplicar la ley estudiada en estos casos.

De tal modo que al llevar esta grafica al plano podemos tomar los puntos de

intersección de corriente y voltaje y así poder hallar la resistividad en un punto

dado de la curva.

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Figura No.7 Curva característica del Led.

Durante la práctica del Led se puede analizar que inicialmente no tenemos paso

de corriente como se muestra en la grafica No.7 esto debido a que estos elemento

no permiten el paso de esta sino hasta después del voltaje umbral que es cuando

notamos que empezó a encenderse el bombillo de forma lenta hasta tener toda su

capacidad, es decir que estos Led cumplen con la ley de ohm a partir del voltaje

umbral. Según la grafica el voltaje umbral se da a partir de un voltaje de 2.7 v.

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No hay paso de corriente

Voltaje umbral, a partir de este momento el Led permite el paso de corriente

DISCUSIÓN

Después de realizar la totalidad de la práctica en el laboratorio podemos

establecer que se pudo estudiar de manera adecuada la ley de ohm en los casos

en los que esta se cumple y también cómo podemos usarla para dispositivos que

no siguen esta ley como lo fue en el caso del bombillo.

En la práctica de las resistencias se encontró que al hacer pasar corriente en un

circuito donde estén incluidas la corriente disminuía lo cual nos da a entender que

una resistencia es un limitante del paso de corriente en un circuito

dependientemente de material y geometría con que estén fabricados los

resistores.

Gracias a la práctica con los resistores (Gráfico 4 y 5), se pudo establecer el valor

experimental de la resistencia utilizada en cada práctica, dicho valor esta dado por

la siguiente definición:

R= 1/m

Donde R es la resistencia y m es la pendiente dada por el gráfico, a partir de los

datos entregados por los gráficos 5 y 6 se puede calcular el valor de la resistencia,

dichos cálculos se ilustran en la tabla No 2:

Tabla No 2, Cálculos experimentales de la resistencia

VALORES TEORICOS VALORES EXPERIMENTALES

ResistenciaIncertidumbr

e relativaIncertidumbr

e Absoluta PendienteIncertidumbre

AbsolutaIncertidumbre

RelativaResistencia

Gráfico

98.6 5% 4.93 0.0102 1.3E-05 0.1%

98.04

270 5% 13.50 0.00383 2.30E-05 0.6%

261.10

Con los datos obtenidos en la tabla No 2 podemos calcular el porcentaje de error

del cálculo experimental de las resistencias, este calculo esta dado por la siguiente

definición:

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% de Error = (Valor Teórico – Valor Experimental)/Valor Teórico x 100

Aplicándola a los datos obtenemos

% de Error R98.6 = (98.6 – 98.04)/98.6 x 100 = 0.57%

% de Error R270 = (270 –261.10)/270 x 100 = 3.30%

Como se puede observar en los resultados anteriores para el caso de la primera

resistencia el porcentaje de error es muy pequeño lo cuál indica que la práctica se

ejecuto de manera correcta y los equipos estaba bien calibrados, en el caso de la

segunda resistencia el error es mas grande lo cual puede ser a causa de la mala

calibración de los equipos y errores en la toma de los datos.

En la práctica del Led fue necesario incluir dentro del circuito un resistor de 1k Ω

ya que de no tenerlo y aplicar corriente directamente de la fuente este se puede

quemar debido a que es posible de que este no soporte todo el voltaje que le entra

según sus características.

Teniendo este resistor dentro del circuito nos deja ver dentro da la grafica que

inicialmente los datos que nos arroja es solo de voltaje la corriente es cero pero

hasta determinado momento, después de cierto voltaje comenzamos a ver en la

grafica un cambio de la curva característica ya que empezamos a notar el paso de

corriente y la forma en que se venía presentando la grafica cambia.

Este fenómeno es conocido como el voltaje umbral que nos dice que en los Leds

después de cierto voltaje se permite el paso de corriente, en nuestro caso se dio

el paso de a partir de 2.7 V.

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CONCLUSIONES

Se puede establecer que existe una relación entre la corriente y el voltaje,

que la resistencia aumenta cuando el voltaje y la corriente aumentan y

disminuye cuando estos disminuyen cumpliendo con la ley de ohm.

No en todas las prácticas se puede ver que los circuitos usados cumplen

con la ley de ohm, pero podemos usarla para hallar la resistencia en punto

dado como en el caso del bombillo.

Gracias al manejo del voltímetro podemos hallar los valores de las

resistencias y ver que son muy similares a los datos que nos dan las tablas

de colores y las graficas de la práctica.

Los elementos utilizados en el laboratorio para realizar el circuito como el

sensor de voltaje, corriente, y amplificador de potencia, permiten entender

con mayor facilidad si se cumple la ley de hoy ya que nos permite ver

gráficamente como se afecta la corriente al aumentar o disminuir el voltaje o

la resistencia.

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REFERENCIAS

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