LEY DE OHM

I.- OBJETIVOS:

- Obtener las graficas voltaje- corriente de elementos resistivos y estudiar sus características.

II.- FUNDAMENTO TEORICO

La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán Georg Ohm. Según 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 fórmula 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 eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.

La corriente eléctrica es una magnitud física que describe el flujo o movimiento de cargas. Cuando se establece una diferencia de potencial entre dos puntos de un trozo de material que forma parte de un circuito eléctrico, este voltaje genera una corriente eléctrica a través del mismo. La función matemática que relaciona la corriente y el voltaje depende de la sustancia constituyente, de la forma geométrica del trozo y de la temperatura. En esta práctica se estudiarán la relación entre voltaje y corriente para dos tipos distintos de dispositivos.

La resistencia R de un pedazo de material se define como la razón entre el voltaje V que se le aplica y la corriente I que lo atraviesa:

R= V/I (1)

El valor de la resistencia R determina si el dispositivo es buen o mal conductor de cargas eléctricas. La unidad SI de R es el ohm (), definida por = V/A.Cuando la razón I/V permanece constante para distintos voltajes y corrientes, el material se denomina óhmico y, la relación lineal 

I = V/R, (2)(con R constante) se llama Ley de Ohm . Esta ley fue descubierta en 1827 por Georg Simon Ohm. Cuando un material o dispositivo no satisface la Ley de Ohm, recibe el nombre de no-óhmico o no-lineal.

La corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán George Ohm. Según 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 fórmula 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 eléctricos, tanto a los de corriente continua (CC) como a los de corriente alterna (CA), aunque para el análisis de circuitos complejos y circuitos de CA deben emplearse principios adicionales que incluyen inductancias y capacitancias.

III.- PROCEDIMIENTO 1. Arma el circuito como se muestra en la fig. 1 y regulando la fuente para que entregue 6 voltios .

2. Gire el cursor del potenciómetro a fin de que la tensión de salida sea nula .3. Conecte los puntos “a” y “b” a la lámpara a fin de averiguar el comportamiento de la resistencia de su filamento .4. Varíe el cursor del reóstato para medir la intensidad de corriente que circula por el filamento del foquito cuando la diferencia de potencial es de 1 voltio .Sugerencia : emplear una escala de 5 o 6 voltios . (en el voltímetro).5. Repita el paso anterior para 2,3,4,5 y 6 voltios .6. Repetir los pasos 4 y 5 para la resistencia de carbón.7. Repita los pasos para el diodo pero teniendo cuidado de no pasar de 0.9 A (se quema). Obtenga los datos de voltaje para corrientes de: 0.0;0.1;0.2;…;0.9 A .

VI.- CALCULOS Y TRESULTADOS.

1.- Grafique I = f(V) con los valores obtenidos en los pasos 4,5,6 y 7.

1.- Para el Foco

Voltaje(v) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5Intensidad(A)

0.28 0.35 0.4 0.44 0.48 0.51 0.59 0.61

0 1 2 3 4 5 60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

f(x) = 0.0732947976878614 x + 0.278843930635838

2.- Para la Resistencia (RN1)

Voltaje(v) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5Intensidad(A)

0.24 0.48 0.73 0.97 1.24 1.46 1.95 2.41

0 1 2 3 4 5 60

0.5

1

1.5

2

2.5

3

f(x) = 0.484470134874759 x + 0.00410404624277505

i = f(v)

Series2

Linear (Se-ries2)

voltajeinte

snsi

dad

de

corr

ien

te

3.-- Para el Diodo

Voltaje(v) 6.3 6.7 6.9 7 7.1 7.15 7.2 7.2Intensidad(A)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

6.2 6.4 6.6 6.8 7 7.2 7.40

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

f(x) = 2.23439 x³ − 44.2676 x² + 292.456 x − 644.097

corrriente

vo

lta

ge

4.—Para la R. De Carbón

Voltaje(v) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5Intensidad(A)

0 0.01 0.01 0.02 0.02 0.03 0.04 0.05

0 1 2 3 4 5 60

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

f(x) = 0.0108670520231214 x − 0.00398843930635839

corriente

vo

lta

ge

5.—Para la resistencia (RN2)

Voltaje(v) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 4 5Intensidad(A)

0.01 00.2 0.03 0.04 0.05 0.06 0.08 0.1

0 1 2 3 4 5 60

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.02 x

corriente

vo

lta

ge

2. ¿En cual de los elementos se cumple la ley de Ohm y en cuales no?.Explique su respuesta.

Según nuestro resultado y la teoría los elementos que cumplen con la ley de Ohm son: el foquito ,el carbón y la resistencia ; debido a que la intensidad es proporcional al Voltaje, nos damos en cuenta en eso ya que las pendientes de las graficas es 1/R (resistencia).

Para el diodo según la teoría ,nuestra gráfica pertenece a la de un diodo semiconductor, el cual no cumple con la ley de Ohm , debido a que la diferencia de potencial no es proporcional a la intensidad de corriente .

3. Para una diferencia de 0.8voltios, halle las resistencias de los tres elementos.

Utilizando V = I x R

Para el Foco:

y = 0.0733 x + 0.2788

y = 0.0733 (0.8) + 0.2788 = 0.33744

I = 0.33744 A

R = V/ I = (0.8)/(0.33744) = 2.3708 Ω

Para el Carbón:

y = 0.0109 x + 0.004

y = 0.0109 (0.8) + 0.004 = 0.01272 A

I = 0.01272 A

R = V/ I = (0.8)/(0.01272) = 62.8931 Ω

Para el Diodo

y = 2.2344 x3 - 44.268 x2 + 292.46 x - 644.1

y = 2.2344 (0.8)3 - 44.268 (0.8)2 + 292.46 (0.8) - 644.1

I = 437.3195 A

V = 1.8293 x 10-3

4.- En el caso del diodo hay un voltaje critico a partir del cual comienza a conducir ¿Cuál es ese valor?

Un diodo es un dispositivo que permite el paso de la corriente eléctrica en una única dirección. De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones, por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con muy pequeña resistencia eléctrica. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de convertir una corriente alterna en corriente continua

Curva característica del diodo

Tensión umbral, de codo o de partida (Vγ ).La tensión umbral (también llamada barrera de potencial) de polarización directa coincide en valor con la tensión de la zona de carga espacial del diodo no polarizado. Al polarizar directamente el diodo, la barrera de potencial inicial se va reduciendo, incrementando la corriente ligeramente, alrededor del 1% de la nominal. Sin embargo, cuando la tensión externa supera la tensión umbral, la barrera de potencial desaparece, de forma que para pequeños incrementos de tensión se producen grandes variaciones de la intensidad.

Corriente máxima (Imax ).Es la intensidad de corriente máxima que puede conducir el diodo sin fundirse

por el efecto Joule. Dado que es función de la cantidad de calor que puede disipar el diodo, depende sobre todo del diseño del mismo.

Corriente inversa de saturación (Is ).Es la pequeña corriente que se establece al polarizar inversamente el diodo por la formación de pares electrón-hueco debido a la temperatura, admitiéndose que se duplica por cada incremento de 10º en la temperatura.

Corriente superficial de fugas.Es la pequeña corriente que circula por la superficie del diodo (ver polarización inversa), esta corriente es función de la tensión aplicada al diodo, con lo que al aumentar la tensión, aumenta la corriente superficial de fugas.

Tensión de ruptura (Vr ).Es la tensión inversa máxima que el diodo puede soportar antes de darse el efecto avalancha.

Teóricamente, al polarizar inversamente el diodo, este conducirá la corriente inversa de saturación; en la realidad, a partir de un determinado valor de la tensión, en el diodo normal o de unión abrupta la ruptura se debe al efecto avalancha; no obstante hay otro tipo de diodos, como los Zener, en los que la ruptura puede deberse a dos efectos:

Efecto avalancha (diodos poco dopados). En polarización inversa se generan pares electrón-hueco que provocan la corriente inversa de saturación; si la tensión inversa es elevada los electrones se aceleran incrementando su energía cinética de forma que al chocar con electrones de valencia pueden provocar su salto a la banda de conducción. Estos electrones liberados, a su vez, se aceleran por efecto de la tensión, chocando con más electrones de valencia y liberándolos a su vez. El resultado es una avalancha de electrones que provoca una corriente grande. Este fenómeno se produce para valores de la tensión superiores a 6 V.

Efecto Zener (diodos muy dopados). Cuanto más dopado está el material, menor es la anchura de la zona de carga. Puesto que el campo eléctrico E puede expresarse como cociente de la tensión V entre la distancia d; cuando el diodo esté muy dopado, y por tanto d sea pequeño, el campo eléctrico será grande, del orden de 3·105 V/cm. En estas condiciones, el propio campo puede ser capaz de arrancar electrones de valencia incrementándose la corriente. Este efecto se produce para tensiones de 4 V o menores.

Para tensiones inversas entre 4 y 6 V la ruptura de estos diodos especiales, como los Zener, se puede producir por ambos efectos.

* En nuestro caso el calor critico al cual empieza a conducir el diodo es 6.3 v

V. APLICACIONES

PLASTICOS CONDUCTORES O SEMICONDUCTORES

Los plásticos son materiales polímeros orgánicos (compuestos formados por moléculas orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser de origen natural, por ejemplo la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o sintéticas, como el polietileno y el nailon.

Los plásticos se caracterizan por una alta relación resistencia/densidad, unas propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las moléculas lineales y ramificadas son termoplásticos (se ablandan con el calor), mientras que las entrecruzadas son termoestables (no se ablandan con el calor).

Un polímero está formado por moléculas que repiten su estructura en forma periódica, dando como resultado una cadena muy larga. Los principales componentes de dichas moléculas son átomos de carbono e hidrógeno, además de otros elementos como el nitrógeno, el azufre y el oxígeno, ninguno de los cuales destaca como buen conductor de la electricidad.

Para que un polímero sea conductor, los enlaces entre sus átomos de carbono deben ser, alternativamente, dobles y sencillos, y debe estar dopado de manera que algunos electrones puedan ser eliminados o añadidos. Estos agujeros o electrones extras son los que al moverse a lo largo de toda la molécula la convierten en conductora.

Los plásticos no conducen la electricidad, pero al doparlos con vapores de yodo se van oxidando progresivamente y su conductividad aumenta hasta llegar a ser como la de los metales.

Tipo de plásticos son conductores o semiconductores:

Muchos polímeros plásticos, como el poliacetileno, cuentan con lo que en química se denomina sistemas de dobles enlaces conjugados, es decir, una serie alternada de enlaces sencillos (sigma, fijos) y dobles (pi, algo móviles). Ello hace que se forme una especie de nube electrónica a un lado y al otro del plano en el que está situado el sistema alternante de enlaces. Podrían ser semiconductores, pero, sin embargo, esa disponibilidad electrónica no es suficiente para que la macromolécula adquiera la propiedad de conductora eléctrica.

Cuando ocurre esto se aumenta la conductividad de los polímeros convirtiéndolos en semiconductores denominados extrínsecos. Lo que ocurre es que los electrones pueden así saltar libremente de un átomo a otro a lo largo de la cadena (de carbonos, propias de los polímeros), incrementando de tal manera la conductividad lo suficiente. Específicamente entonces, un semiconductor extrínseco, es un material aislante al cual se le agrega intencionalmente (mediante dopado) una pequeña cantidad de átomos de impureza. La conductividad de dicho conducto dependerá entonces de la concentración de impureza (o dopante) que tenga el material, en este caso polímero. Ejemplo de estos materiales son los polímeros de acetal y la poliftalocianina.

En el desarrollo de las aplicaciones de los polímeros plásticos semiconductores y conductores la realidad de su bajo costo será determinante. En cuanto a las etapas futuras que conducirán desde esta electrónica a la electrónica de escala molecular real, serán lentas, pero fascinantes. La razón de ello es que los circuitos integrados basados en moléculas podrán conseguirse a una escala de tamaño de bastantes órdenes de magnitud inferior a las obtenibles con la electrónica basada en el silicio. Cuando se consiga la velocidad y memoria dinámica de los ordenadores quedará multiplicado por

un factor de 100 millones respecto a los actuales. Para conseguir ese mundo electrónico molecular el papel de los plásticos conductores es esencial.

Las posibles aplicaciones de los plásticos que son conductores o semiconductores:

Los plásticos conductores constituyen actualmente un área de investigación muy activa, y la industria los utiliza ya para muchas aplicaciones: pantallas de ordenador que amortiguan las radiaciones, películas fotográficas sin electricidad estática, ventanas inteligentes que filtran a voluntad la luz solar, células solares, diodos emisores de luz(LED) y las pantallas de los teléfonos móviles y de las mini televisiones. También pueden ser utilizados como nervios artificiales, que serían prácticamente inertes dentro del cuerpo humano.

En el futuro, y gracias en parte a los plásticos conductores, según reconoce la Academia sueca, podrán construirse "componentes electrónicos formados por moléculas individuales que aumentaran de forma extraordinaria la velocidad de los ordenadores".

En ciertas circunstancias los polímeros conductores presentan propiedades semiconductoras, lo que los hace muy interesantes en el desarrollo de la electrónica molecular. En el futuro será posible construir transistores y otros componentes electrónicos a partir de una sola molécula. Dichos elementos son los principales constituyentes de las computadoras, por lo tanto, al disminuir considerablemente las distancias de recorrido de los electrones en cada cálculo, la velocidad de procesamiento de información podría incrementarse espectacularmente. Asimismo, el tamaño de las computadoras podría reducirse mucho más todavía.

VI. CONCLUSIONES.-

Se puede observar que la ley de ohm no se cumple a cabalidad en los materiales estudiados por que la supuesta ley de ohm no debe ser ley por que no se cumple con todos los materiales una ley debería cumplirse para cualquier material si excepción lo cual no cumple.

En la experiencia con el foco y el carbón se pudo notar que la ley de ohm se cumplirá pero no a cabalidad por diferentes motivos y uno creemos que es la calidad de los instrumentos y no tener el debido cuidado en tomar los datos para obtener los resultados pero se nota que si se demuestra la ley de ohm.

En la practica realizada para el diodo se observa claramente que la ley de ohm no se cumple el ajuste mas real se da con un ajuste polinomio en el cual no se encuentra demasiando error por lo que se aplico este ajuste

En cada una de las experiencias realizadas observamos que solo algunos elementos cumplen con la ley de ohm: el carbón y el foquito. Y el diodo presenta una gráfica diferente no lineal.

Se obtuvo las gráfica de el voltaje aplicado con respecto a las lecturas de la corriente del circuito, para el caso del carbón y el foquito. Se observa la relación lineal entre el voltaje aplicado y la corriente en el circuito.

También se obtuvo la gráfica de la corriente del circuito con respecto al voltaje presente en el diodo. En esta curva se puede apreciar claramente como el diodo se comporta, (en contraste de cómo actúa el foquito, el carbón y su relación lineal entre el voltaje y la corriente) al incrementar el voltaje, vemos que da paso a una corriente mucho mayor.

Si el signo de la diferencia de potencial cambia, también lo hace el de la corriente producida, esto corresponde al intercambiar los extremos de mayor y menor potencial del conductor, de modo que el campo eléctrico, la densidad de corriente y la corriente invierten su dirección. Esto solo se cumple para dispositivos que cumplen con la ley de ohm.

En cambio para un diodo, una diferencia de potencial positiva, ocasionará una corriente que fluye en la dirección positiva, pero una diferencia de potencial negativa no producirá corriente alguna o provocará una corriente muy pequeña. En consecuencia un diodo en un circuito actúa como una válvula de un sentido.

VI .BIBLIOBRAFIA.-

SEARS – ZEMANSKY-YOUNG- FREDDMAN, Física para universitarios,

novena edición volumen 2, año 1999, Pág: 805-808.

juehttp://www.monografias.com/trabajos19/propiedad-electrica-materiales/

propiedad-electrica-materiales.shtml#conducc