Instrumentacin elctrica Ley de Ohm

RESUMEN:

La prctica de Ley de Ohm tiene como fin el desarrollo de habilidades bsicas en el manejo de elementos elctricos, y los instrumentos medicin de las diferentes cantidades elctricas.

Se realizan montajes sencillos de resistencias en serie y en paralelo, sobre un protoboard, a continuacin se realizan mediciones de resistencia y de voltaje en distintos puntos del circuito con el fin de comprobar las propiedades de corriente y resistencia sumados a la ley de Ohm.

I. INTRODUCCIN

El conocimiento de los elementos elctricos y los instrumentos de medicin es esencial para el desarrollo de habilidades bsicas en el ingeniero.

El objetivo de la presente prctica es determinar el Comportamiento hmico de diferentes materiales; as como comprobar la ley de Ohm mediante las propiedades de los circuitos en serie y en paralelo donde en el primer caso la suma de la corriente es la misma en todos los puntos y el voltaje total es la suma del voltaje en los diferentes puntos, para el circuito en paralelo, la corriente total se comporta como la sumatoria de los puntos y el voltaje es igual en todos ellos.

Realizar el presente informe de laboratorio desde la perspectiva de la Ingeniera Industrial, fue un inters acadmico con el propsito de adquirir los conocimientos correspondientes.

II. MARCO TEORICO

Ley de Ohm: Es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico, postulada por el fsico y matemtico alemn Georg Simon Ohm.

Establece que la corriente (I) que fluye a travs de un conductor es proporcional a la fuerza electromotriz (V) aplicada entre sus extremos e inversamente proporcional a la resistencia (R) bajo condiciones de temperatura constante, entre otras condiciones, es decir: V = I R

Esta ley no es universal por lo que no se cumple en todos los materiales. Los materiales que no cumplen esta ley son llamados materiales no hmicos.

Dnde;

Corriente elctrica: Movimiento de cargas elctricas, positivas o negativas, a travs de un conductor.

Resistencia: Se define como la oposicin al flujo de carga elctrica. Esta resistencia elctrica es estable para muchos materiales especficos de tamao, forma y temperatura conocidos.

Voltaje: Trabajo que realiza el campo elctrico por unidad de carga que se desplaza entre dos puntos.

Resistor: componente electrnicodiseado para introducir unaresistencia elctricadeterminada entre dos puntos de uncircuito elctrico.

Cdigo de Colores: Es el smbolo mediante el cual se obtiene el valor nominal terico de una resistencia de carbn.

Cuadro 1: Relacin o cdigo de colores

Imagen 1: Resistor

III. MONTAJE EXPERIMENTAL

Instrumentos: A continuacin se presentan los materiales e instrumentos que sern utilizados en la prctica de laboratorio.

Imagen 2: ProtoboardNota 1: los puntos designados con letras de manera horizontal pertenecen al mismo punto de contacto y cada lnea numerada es un punto de contacto diferente.

Imagen 3: MultmetroPor medio del Multmetro es posible medir, voltaje, corriente, resistencia y frecuencia todas en diferentes escalas.

Imagen 4: Fuente de VoltajePor medio de la fuente se genera y regula el voltaje que sera trasmitido al montaje a traves de los cables.

Imagen 5: Resistores

Seran los conductores de corriente en el circuito, el tamao de la resistencia se puede leer de acuerdo al codigo de colores impreso en los mismos. Ver cuadro 1.

Montajes:

En el montaje del circuito en serie, los resistores sern ubicados de tal manera que la primera resistencia arranca en un punto de contacto cualquiera y va a otro punto sobre la misma lnea, en el mismo punto de contacto que esta termina se ubica la siguiente y se lleva el otro extremo a un punto diferente mismo donde iniciara la ultima resistencia y el otro extremo ira al punto final del circuito. Ver Imagen 6.

Ahora se puede proceder a tomar las respectivas medidas.

Imagen 6. Montaje en SeriePara el montaje en paralelo los puntos de contacto de inicio y de final sern los mismos para las tres resistencias. Ver imagen 7.

Imagen 7. Montaje en Paralelo

IV. RESULTADOS

En seguida se presentaran los resultados obtenidos tras la ejecucin, registro y clculos de las mediciones.

Tabla 1: Valores de resistencias

Con el propsito de hallar el error porcentual se utilizar la siguiente frmula:

Ecuacin 2. Error porcentual

Como ejemplo el clculo para la resistencia No. 1:

Tabla 2: Tabulacin de Voltajes

Tabla 3: Tabulacin de Corriente

Tabla 4: Voltaje vs CorrienteEn seguida se realiza el ajuste por mnimos cuadrados.

Grafico 1: Voltaje vs CorrienteResistencia 1=390 Resistencia 2=216

Tabla 5: Valores tericos y experimentales

PREGUNTAS

De acuerdo con la ley de Ohm cul es el significado fsico de la razn entre el voltaje y la corriente?RTA/ La relacin que tienen es que al aumentar el voltaje tambin aumentar la corriente elctrica, manteniendo fijo el valor de la resistencia, si aumenta el doble tambin aumentar al doble la corriente elctrica, es decir, la corriente vara en proporcin directa al voltaje.

De los dos valores obtenidos de resistencia Cul es el que est ms relacionado con la ley de Ohm y porque? RTA/El ms relacionado con la ley de ohm son los resistores ya que son hmicos, el foco no se opone al paso de la corriente elctrica, si no que la utiliza y la transforma en energa luminosa.

Qu tan cerca estn los valores experimentales obtenidos para los resistores? Tenga en cuenta la diferencia porcentual obtenida. Compare tambin estos valores mediante las incertidumbres de cada uno. Las mediciones se encuentran dentro del rango de incertidumbre establecidos por el fabricante sin llegar superar el 2% del valor de la resistencia.

De acuerdo con la prctica las resistencias utilizadas tienen un valor constante? RTA/ Su valor de resistencia es constante y est predeterminado por el fabricante.

Para cada caso (resistencias y bombillo) se cumple la ley de Ohm? RTA/ Las resistencias son resistencias hmicas, debido a que su coeficiente de temperatura es reducido, y el coeficiente de temperatura bajo, permite que su resistencia se mantenga esencialmente constante, independientemente de la temperatura a la que se le haga trabajar.

Para cada caso (resistencias y bombillo) el material utilizado es hmico?RTA/Para el caso de las resistencias el material es hmico pero para el bombillo es no-hmico.

V. ANALISIS DE RESULTADOS

En la (tabla 1) se puede observar las distintitas resistencias tomadas y la diferencia porcentual entre este y el valor terico. se podra decir que el valor experimental de la resistencia es cercano al valor terico de los resistores puesto que estos valores dependen fundamentalmente de los instrumentos utilizados.

Tomando como referencia los datos obtenidos en la (tabla 2), podramos decir que la sumatoria de voltajes de cada uno de los resistores es aproximado al valor total de los voltajes y que el total del voltaje es proporcional a la intensidad total en todo el circuito.

La (tabla 3) muestra la resistencia de un circuito paralelo conformado por 2 resistores, se utilizan las corrientes de cada uno de los resistores en donde su sumatoria es muy cercano a la intensidad total del circuito.

En la (tabla 4) podemos observar la relacin entre voltaje y corriente y cuando el voltaje disminuye la corriente tambin lo hace, por tanto el voltaje es directamente proporcional a la corriente.

La (tabla 5) muestra el valor terico de las resistencias, este valor es comparado con el valor experimental, correspondiente a la pendiente de la {grafica 1} arrojando una diferencia porcentual correspondiente al 0.16%.

En la {grafica 1} nos muestra la proporcionalidad que existe entre la corriente (I) y voltaje (V), ya que la grfica es una lnea recta.

VI. CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos en el presente laboratorio, se concluye que la relacin entre la corriente y el voltaje, es directamente proporcional puesto que al incrementarse el voltaje generado, se increment la corriente. (Ver grafica 1)

Mediante el uso de la pendiente obtenida por el ajuste lineal, obtuvimos el valor experimental el cual es de 607 , al realizar la comparacin con el valor experimental directo, concluimos que la diferencia es de 1.0 correspondiente al 0.16%.

Por medio del desarrollo de este laboratorio y una comparacin con la teora podemos comprobar la relacin que existe entre voltaje, resistencia y corriente siendo la corriente directamente proporcional a la resistencia e inversamente proporcional al voltaje.

REFERENCIAS:

[1] SERWAY, Raymond A. y JEWETT, John W. (2002) Fsica I y II Texto basado en clculo, 6a Ed. Editorial Thomson.

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica