29 de agosto del 2013

LEY DE OHM PARA CIRCUITOS EN SERIE

Altamiranda G Steeven1,

Rovira Florián José 1,. Melo Jaimes Edil 2

1Estudiantes de la Universidad de Cartagena

2Docente del laboratorio de Física I

RESUMEN__________________________________________________________________

En el presente practica la cual trata de la ley de ohm, la cual establece una relación entre el voltaje, la intensidad de corriente y la resistencia, se quiere comprender el comportamiento de la intensidad eléctrica con respecto al voltaje en un circuito en serie usando como conductor una resistencia y un led.

Para llevar a cabo el procedimiento experimental se procedió a realizar un montaje para la cual fue necesario utilizar: una proto board, un led como un conductor, un resistor comercial también como conductor, 2 multímetro, cables conductores, cables punta de caimán y un generador de voltaje.

PALABRAS CLAVES: conductor, intensidad, voltaje, resistencia, led.

INTRODUCCIÓN______________________________

En el presente informe se estudiara la relación entre corriente, voltaje y resistencia, es decir la ley de Ohm que dice: "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo".

Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos empleados para la transmisión y control de la energía eléctrica desde el generador hasta el receptor. Los elementos básicos de un circuito eléctrico son: Un generador de corriente eléctrica, en este caso la fuente; los conductores (cables o alambre), que llevan a corriente a una resistencia foco y posteriormente al interruptor, que es un dispositivo de control.

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Existen tres tipos de circuitos en serie, paralelo y mixtos; en la presente practica se estudiara y se analizara los circuitos en serie, que son aquellos que disponen de dos o más operadores conectados seguidos, es decir, en el mismo cable o conductor. Dicho de otra forma, en este tipo de circuitos, para pasar de un punto a otro (del polo – al polo 1), la corriente eléctrica se ve en la necesidad de atravesar todos los operadores.

En la presente práctica se estudiaron dos circuitos en serie, primero con un resistor comercial y finalmente se usó un Led.

OBJETIVOS______________________________

Objetivo general:

Estudio de la ley de Ohm mediante el cálculo teórico y la verificación experimental del comportamiento real de un circuito resistivo en serie diseñado por nosotros, empleando un resistor comercial y un Led, para analizar y determinar sus características de respuesta.

Objetivos específicos:

Construir circuitos en serie con un resistor comercial, un Led, cables conductores y proto board.

Realizar un procedimiento de manera correcta para la medición de las distintas

magnitudes eléctricas. (V-I-R) con el multímetro.

Verificación y estudio de las características de ley de Ohm mediante circuitos eléctricos en serie.

MATERIAL UTILIZADO______________________________

Un led Una resistor comercial Una proto board Dos multímetros Cables conductores Claves punta de caimán Generador de voltaje

MÉTODO______________________________

El presente informe se realizó con el fin de comprender la ley de ohm la cual estipula una relaciona a tres magnitudes básicas de todo circuito.

Primero se tomó una proto board la cual era alimentada con voltaje continuo por medio de un generador de voltaje, luego se procedió a realizar un circuito en serie sencilla, la cual contaba con una sola resistencia. para medir el voltaje se utilizó un multímetro, se conectaron dos caimanes al resistor comercial de tal forma que se pudo tener el valor del voltaje positivo que entraba, y para medir la intensidad se utilizó otro multímetro, por medio de dos caimanes que tenían a sus extremos unos cables, uno de los cables se conectó con la resistencia por medio del proto board y el otro se conectó a

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la salida positiva del proto board, en este caso el multímetro funciono como conductor, una vez realizado el montaje se procedió a variar el voltaje, tomando apuntes de esta variación y de la variación de la intensidad.

Para la segunda fase experimental se cambió la resistencia por un led, y se procedió también a variar el voltaje, teniendo como un máximo voltaje de 40V.

MARCO TEORICO_____________________________

Ley de ohm

La ley de ohm afirma que existe una relación entre las tres magnitudes básicas de todos los circuitos (intensidad de corriente, potencial eléctrico y resistencia) y esta es:

I=VR

Es decir la intensidad que recorre un circuito es directamente proporcional al potencial eléctrico e inversamente proporcional a la resistencia de dicho circuito.

Circuitos

Se entiende por circuito eléctrico a un conjunto de materiales conectados entre sí por medio de conductores eléctricos y que permitan el paso de corriente eléctrica.

Circuito en serie

En un circuito en serie los elementos están conectados entre sí uno después del otro de forma que para todos ellos la misma intensidad de corriente.

Circuito en paralelo

En un circuito en paralelo los elementos están conectados de cierta forma en que sus extremos están conectados en puntos comunes, en esta varia la intensidad de corriente.

Circuito mixto

En un circuito mixto es la combinación de un circuito en serie y un circuito en paralelo, es decir en ciertas zonas la intensidad es la misma y en otro la intensidad varía.

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DATOS EXPERIMENTALES______________________________

Resistor comercial (47Ω)

Voltaje (v) Corriente (A)0,017 0,000360,11 0,002340,16 0,003380,24 0,005110,34 0,007210,55 0,011710,73 0,015550,85 0,01811,01 0,02151,10 0,0233

Led

Voltaje (v) Corriente (A)1,3 0,00031,5 0,000651,73 0,00101,95 0,002962,02 0,003032,23 0,0043

CÁLCULOS

Método de mínimos cuadrados

De las gráficas del voltaje vs Corriente se

deduce que es una función exponencial

ya que esta es la que más se ajusta a los

datos obtenidos experimentales y tendrá

la formaY=a Xbaplicando logaritmo

natural de ambos lados

linealizaremos la función exponencial.

Y=a Xb→lnY=ln (a Xb )

LnY=Lna+bLnX

De esta manera se obtiene una ecuación

de la forma Y=b +mX para este caso la

ecuación será:Y=a+bX

De donde a y b serán constantes e Y

será una variable dependiente de X,

Y corresponderá a la corriente y X

Corresponderá al voltaje. Es posible

ver que la expresión obtenida es la

ecuación de una línea recta.

Para hallar los valores de a y b a

través del método de los mínimos

cuadrados:

b=n∑ xi y i−¿∑ x i∑ y in∑ x i

2−¿¿¿¿¿

a=∑ xi2∑ y i−∑ x i∑ x i y in∑ x i

2−¿¿¿¿

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Por lo que la función: Y=a+bX

quedaría de la forma

Y=0,0000584+(0,0212)X

0 0.5 1 1.50

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

f(x) = 0.0212520423 x + 0.0000025820173

voltaje vs cor-riente

voltaje vs corrienteLinear (voltaje vs corriente)

Grafica 1. Voltaje vs corriente,

usando como conductor una

resistencia

Comprobación

El voltaje y la corriente son directamente proporcionales, entonces voltaje es igual a corriente por una constante, y esta constante es la pendiente.

V α A V = KA V = (1/47Ω)(A) V = (0,0213)(A)

1 1.5 2 2.50

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

0.005

voltaje vs cor-riente

voltaje vs cor-riente

Grafica 2. Voltaje vs corriente, usando como conductor un led.

ANÁLISIS______________________________

En esta práctica hemos estudiado el comportamiento de dos elementos eléctricos: un resistor (resistencia comercial) y un diodo (Led), con el fin de averiguar si estos cumplen con la Ley de Ohm. Para ello medimos la tensión y la intensidad de corriente en cada uno de los circuitos .

Primero realizamos el montaje con un resistor comercial, con dos multímetros anexados al circuito para medir la corriente y voltaje del circuito.

Al momento de empezar a alimentar el circuito con una corriente determinada el circuito adquirió también un voltaje determinado, a

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medidas que aumentábamos la corriente aumentaba el voltaje del circuito. Podemos decir que la resistencia es óhmica y en la gráfica se puede comprobar observando que existe una relación lineal entre la tensión aplicada sobre ellos y la corriente que los atraviesa

Finalmente utilizamos un Led que es un diodo y realizamos igual montaje entonces observamos igual comportamiento que la resistencia, debido a que si aumentamos la corriente aumenta el voltaje; pero existe una gran diferencia entre el resistor y el Led ya que para el Led no existe una relación lineal para la corriente vs voltaje.

Podemos afirmar con seguridad la veracidad de la ley de Ohm para los circuitos en serie se cumple a toda cabalidad.

CONCLUSIONES______________________________

Para la pasada experiencia se puedo concluir que la corriente fluye por un circuito es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Esto puede ser visto en los datos obtenidos.

A medida que se aumentaba la corriente en la fuente el voltaje también aumentaba, sin embargo podemos decir de la cantidad de corriente es inversamente proporcional a la resistencia aunque en nuestro circuito era constante. Los datos obtenidos nos ayudaron a determinar y comprobar la Ley de Ohm en circuito en serie.

Concluimos al finalizar la experiencia que por medio de las gráficas

corriente vs voltaje sólo la resistencia es óhmica y que el Led es no óhmico.

BIBLIOGRAFIA______________________________

1. Orza C. A., circuitos eléctricos, disponible en línea http://www.edu.xunta.es/centros/cpiantonioorzacouto/system/files/ELECTRICIDADTEMA2.pdf, consultado el 28/08/13.

2. Anónimo, ley de ohm, disponible en línea, http://www.iesbahia.es/web/files/Tecnolog%C3%ADa/4_2_leyDeOhm.pdf.pdf, consultado el 28/08/13.

3. Castellanos, Dorial y Méndez, Rubén. (1997); “Manual de Laboratorio de Física Parte II Magnetismo y Física Moderna”. Orlando, Florida; Harcourt Brace College Publishers Company.

4. Anónimo. Circuitos eléctricos. Magnitudes, disponible en línea, http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448177894.pdf, consultado el 28/08/13.

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