Laboratorio 04 Fisica III Añadido

7/24/2019 Laboratorio 04 Fisica III Añadido

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INFORME DE LABORATORIO N° 04

“FUERZA ELECTROMOTRIZ”

INTEGRANTES :

Rosales Quispe Pedro 20142041C Sedano Casaverde Joel 20142512K Manyari Lama Christian 201550C Casaverde Soria Jean Paul 200!252K

Curso : "#S#C$ ###

Profesor : %&'tor (ed)n Mon*)n+Se!"# : ,$-

Rímac, 02 de Noviembre del 2015

UNI$ERSIDAD NACIONAL DE INGENIER%A

"$C.L/$ #3#R$ MC#C$



UNI&FIM

INTRODUCCI'N

l presente in6orme re'ono'e el 'omportamiento e7perimental 8ue tienen lasresisten'ias de elementos reales9 en nuestro 'aso un alam:re de ni'romo+ Para

nuestro 6in de 'ontrasta'i)n9 se e7amina la teor;a dispuesta por li:ros 'omo,";si'a para 'ien'ias e in<enier;a- y ,";si'a universitaria- 'on el 6in de anali*ar lue<o los resultados e7perimentales+ l e7perimento :ase de este in6orme'onsisti) en un 'ir'uito9 dispuesto en ,Pra'ti'as de La:oratorio de ";si'a-p<+12!9 8ue se arm) en el la:oratorio para o:tener datos de lon<itud yresisten'ia9 y 6inalmente 'ontrastarlo 'on las resisten'ias te)ri'as+ Produ'to deesto se o:tiene una no'i)n de la desvia'i)n del 'omportamiento ideal 8uetienen los elementos reales9 adem=s del valor de la 6+e+m y resisten'ia internae7perimentales de la 6uente usada+

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UNI&FIM

INDICE

() O*+e,!-os@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@++04

.) E/u!o 1 23,er!3es@@@@@@@@@@@@@@@@@@++045) Proe6!2!e#,o 6e e7er!2e#,o@@@@@@@@@@@@@05

4) Fu#632e#,o ,e"r!o@@@@@@@@@@@@@@@@@@+0A

8) C9uos 1Resu,36os@@@@@@@@@@@@@@@@@++0!

) Co#us!o#es@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@++11

;) O*ser-3!o#es@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@11

) Reo2e#63!o#es@@@@@@@@@@@@@@@@@@@+12

) B!*!o<r3f=3@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@++12

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UNI&FIM

() OB>ETI$OS

%allar de manera e7perimental la 6uer*a ele'tromotri* B6em9 laresisten'ia interna y la e6i'ien'ia de la pila a utili*ar 'omo 6uente de

'orriente 'ontinua+ MeDorar la 'omprensi)n e interpreta'i)n

en el armado de un 'ir'uito el&'tri'o

real+ $nali*ar las di6eren'ias entre la

resisten'ia te)ri'a y e7perimental de un

elemento real+

.) E?UIPOS @ MATERIALES

.na 6uente de 'orriente+

.n Eolt;metro+

.n Mult;metro+

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UNI&FIM

+ Ca:les

Resisten'ia Earia:le

5) PROCEDIMIENTO DEL EPERIMENTO

$rme el 'ir'uito de la 6i<ura 1 usando el m=7imo valor de la resisten'ia

varia:le R Bsu m=7ima lon<itud anote las indi'a'iones del amper;metro

y del volt;metro+ isminuya la ma<nitud de R de modo 8ue E disminuya en 0+1 volt y

anote las indi'a'iones del amper;metro y del volt;metro as; 'omo la

ma<nitud de R9 esta Fltima puede e7presarla en unidades de lon<itud

por ser alam:re 'on se''i)n transversal 'onstante+

"i< 1+ Cir'uito 'ompleto de la e7perien'ia

4) FUNDAMENTO TE'RICO

Fuer3 ee,ro2o,r!

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UNI&FIM

Para 'omprender meDor este 'on'epto9 es Ftilanali*ar un eDemplo o:serva:le+ G este es el 'asodel a<ua en una tu:er;aH la 'ual9 de:ido al 'ampo<ravitatorio de la /ierra9 va de un poten'ial

<ravitatorio mayor a uno menorH es de'ir9 'ae+ spor ello 8ue se re8uiere una :om:a 8ue le deimpulso para 8ue su:a de un poten'ial<ravitatorio menor a uno mayor+ e la misma6orma9 ser;a imposi:le 8ue el 6luDo de 'ar<as sediriDa de un poten'ial :aDo a uno alto9 al menos8ue un elemento 'omo en el eDemplo anterior lesde impulso y los eleve de poten'ial el&'tri'o+ Lain6luen'ia 8ue eDer'er;a este o:Deto so:re los

ele'trones se denomina "uer*a ele'tromotri*9 y apesar de su nom:re9 no es una 6uer*a9 sino 8uees una 'antidad de ener<;a por unidad de 'ar<a9por lo 8ue tiene unidades de volt+

$l anali*ar la 6un'i)n de la 6uente de una 6em en un 'ir'uito9 podemosesta:le'er una rela'i)n matem=ti'a entre la 6em y el voltaDe entre las terminalesdel 'ir'uito+ Para esto o:servamos le 6i<ura 19 en el 8ue al 'onsiderar una

6uente ideal se o:tiene la e'ua'i)n 1+

ε=Vab B1

Res!s,e#!3 !#,er#3

e:ido a 8ue %u<h + Goun<9 $+ LeIis "ord y Ro<er $+ "reedman le dedi'anun mayor espa'io a este 'on'epto9 es :ueno sa:er lo 8ue e7presan

,Las 6uentes reales de 6em en un 'ir'uito no se 'omportan e7a'tamentedel modo des'ritoH la di6eren'ia de poten'ial a trav&s de una 6uente realen un 'ir'uito no es i<ual a la 6em 'omo en la e'ua'i)n 1+ La ra*)n es8ue la 'ar<a en movimiento a trav&s del material de 'ual8uier 6uentereal en'uentra una resisten'ia9 a la 8ue llamamos resisten'ia interna dela 6uente9 y se denota 'on r+-

$s; pues9 si esta resisten'ia interna se 'omporta de a'uerdo 'on la ley de>hm9 r es 'onstante e independiente de la 'orriente #+ e esta rela'i)n se

esta:le'e la e'ua'i)n 2 en la 8ue se 'onsidera una 6uente real 'on resisten'iainterna+

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Figura 1. Fuente de fem en uncircuito.( Young, Hugh D. yRoger A. Freedman,2!"



UNI&FIM

ε− Ir=Vab B2

Para 'omprender meDor est= e'ua'i)n9 podemos ayudarnos de la 6i<ura 29 en la'ual se o:serva 'omo var;a el voltaDe en un 'ir'uito+ Con6orme pasa de la

terminal ne<ativa a la positiva9 el poten'ial aumenta en una 'antidad ε + Sin

em:ar<o9 'on6orme se mueve a trav&s de la resisten'ia r9 el poten'ialdisminuye en una 'antidad #r9 donde # es la 'orriente del 'ir'uito+

"i<ura 2+ Earia'i)n del voltaDe en un'ir'uito+

Po,e#!3 e# !ru!,os e,r!os

n 'ir'uitos el&'tri'os es muy Ftil re'ono'er la ener<;a9 y mu'hos m=s lar&pide* 'on la 'ual esta 'am:ia9 o sea la poten'ia+ e la teor;a previa se sa:e8ue la ener<;a poten'ial entre dos puntos de poten'iales Ea y E: es la 8ue semuestra en la e'ua'i)n +

U =qV ab B

Lue<o9 'omo sa:emos 8ue I =

dQ

dt y la poten'ia es i<ual

dU

dt podemos

o:tener la rela'i)n matem=ti'a para 'al'ular la poten'ia entre dos puntos a y :de un 'ir'uito el&'tri'o9 la 'ual se o:serva en la e'ua'i)n 4+

5+ P=V ab I B4

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n el 'aso de una resisten'ia pura9 el '=l'ulo de la poten'ia se podr= reali*ar

de di6erentes maneras9 pues de la rela'i)n V a: ¿ IR se pueden

reempla*ar varia:les en la e'ua'i)n 4 y o:tener la e'ua'i)n 5+

P=V ab I = I 2

R=V ab

R B5

Po,e#!3 6e s3!63 6e u#3 fue#,e

Para o:tener la poten'ia de salida de una 6uente9 :asta multipli'ar la e'ua'i)n2 por # y o:tener la e'ua'i)n A9 8ue servir= lue<o en el desarrollo de los'=l'ulos+

P=V ab I =εI − I 2

r

(6"

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8) CALCULOS @ RESULTADOSTABLA (: atos de lon<itud9 Corriente y EoltaDe

FUERZA ELECTROMOTRIZLONGITUD CORRIENTE $OLTA>E

4 0+5 0+4 0+A 0+A12 0+4! 0+1A 0+41 0+

20 0+5 0+24 0+0 0+52 0+2A 0+!2 0+24 0+!2A 0+21 0+!4

Gr3f!3:

.3 .4 .5 .6 .# .$ .! 1

.2

.4

.6

.$

1

f(%" & ' 1.26% 1.36

Voltaje vs Corriente

(i)Intensidad de corriente (mA)

Voltaje (V)

"i< + 3ra6i'a de 'orriente vs voltaDe

La e'ua'i)n de la <ra6i'o 'omo ya vimos es

$ &(.0! (55H

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UNI&FIM

G el inter'epto de esta <ra6i'a 'on el eDe G nos dar= el valor la "M y el

inter'epto 'on el eDe nos dar= el valor de la intensidad de 'orto 'ir'uito

i=0→ ε=1,3638Voltios

V =0→ icc=1.074 A

%allamos el valor de la resisten'ia interna

r=1.269Ω

TABLA .: atos de lon<itud9 Corriente y EoltaDe

FUERZA ELECTROMOTRIZLONGITUD CORRIENTE $OLTA>E

4 0+5 0+4 0+A2 0+A12 0+4! 0+1A 0+41 0+20 0+4 0+

24 0+2! 0+22 0+2A 0+!2 0+2 0+!A 0+21 0+!1

.3 .4 .5 .6 .# .$ .! 1

.1

.2

.3

.4

.5

.6.#

.$

.!

f(%" & ' 1.26% 1.36

Voltaje vs Corriente

Intensidad de corriente (mA)

Voltaje (V)

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UNI&FIM

"i< 4+ 3ra6i'a de 'orriente vs voltaDe

) CONCLUSIONES

Se 'on'luye 8ue se 'umple una rela'i)n lineal entre la lon<itud del 'a:le

8ue ha'e de resisten'ia y el valor intr;nse'o de su resisten'ia+ /am:i&n se o:serva el 'omportamiento lineal de la intensidad de

'orriente versus el voltaDe 7trapolando los resultados o:tenidos en la <r=6i'a BE vs intensidad de

'orriente se lo<ra determinar la 6uer*a ele'tromotri*+ /am:i&n por el m&todo usado anteriormente Be7trapola'i)n se pueden

'al'ular el valor de los dem=s elementos 'onstituyentes del 'ir'uito

'omo lo es la intensidad de 'orto 'ir'uito+ e la <r=6i'a poten'ia versus intensidad de 'orriente se puede

'ompro:ar 8ue el valor m=7imo de la poten'ia seria 'uando la 'orriente

tome su valor de 'orto 'ir'uito+

;) OBSER$ACIONAES

Se o:serv) una 'ara'ter;sti'a inherente del material llamada resistividad

y esta 'umple 'on una ley9 8ue esta es la ley de Poulliet+ Se tomaron puntos distantes 'on respe'to a la lon<itud del 'a:le para

o:tener medidas de voltaDe di6eren'iadas+ $l poner el mult;metro en modo de 'orriente alterna no se vio 'am:io

al<uno9 ya 8ue la pila es una 6uente de voltaDe 'ontinuo n el volt;metro apare'en una serie de nFmeros 'on entradas en ellos

es para desi<nar una es'ala disponi:le en la 6uente+

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UNI&FIM

Como se puede o:servar se utili*aron 'on'eptos tales 'omo la ley de

>hm y las leyes de Kir'hho66 para poder determinar las rela'iones entrevoltaDe9 resisten'ia y resisten'ia interna+

H) RECOMENDACIONES

Para armar 'orre'tamente el 'ir'uito el&'tri'o se re'omienda empe*ar

por la 6uente yendo en una se'uen'ia ordenada para poder lo<rar un)ptimo 6un'ionamiento+

Compro:ar 8ue las 'one7iones del 'ir'uito est&n 6iDas y ha<an 'onta'to

'on los e8uipos para tomar datos 'orre'tos+ Eeri6i'ar 8ue el mult;metro se en'uentre en modo de 'orriente 'ontinua+ esarrollar la e7perien'ia de 6orma r=pida para impedir 8ue la pila se

des'ar<ue y puedan variar resultados+ $se<urar una es'ala 6iDa de tra:aDo para as; o:tener resultados a'orde

'on la e7perien'ia+ Eeri6i'ar si 'am:ia la medida de intensidad de 'orriente a medida 8ue

'am:iemos la resisten'ia en el 'ir'uito9 ya 8ue nos indi'ar;a 8ue el'ir'uito responde ante los 'am:ios 8ue le propor'ionemos+

) BIBLIOGRAFIA

Goun<9 %u<h + y Ro<er $+ "reedman9 ";si'a universitaria volumen 2+

B12N d+9 M&7i'o9 p+p+59595!9A9A49 200!+ Raymond $+ SerIay y John O+ JeIett9 ";si'a para 'ien'ias e in<enier;a+

Eolumen 2+ B Nd+9M&7i'o9 p+p+A9A459A9 200+ 3+ Corte*9 J+ Caro9 3 Castillo9 Pra'ti'as de La:oratorio de ";si'a9edi'i)n

200!9 PerF9 p+p+ 12A109 200!+ "a'ultad de 'ien'ia de la .niversidad a'ional de #n<enier;a9 manual de

la:oratorio de 6;si'a <eneral9 edi'i)n 200!9 dia<rama'iones y diseo<r=6i'o "$(/9 200!

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