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FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y SISTEMAS
CURSO : LABORATORIO DE FISICA II
PROFESOR : SANTA CRUZ DELGADO, JOSE
TEMA : LEY DE OHM
INTEGRANTES :
Soria Amaringo, Rosa Luz
Sulca Ynoñan, Anggelo Adolfo
Trejo Pereda, Franklin Humberto
Uribe Portal, Michell Marìa
CICLO : I I I I I I
T T U U R R N N O O :: M M A A Ñ Ñ A A N N A A
AULA : C – 402
FECHA DE REALIZACIÓN : 14/12/11
FECHA DE ENTREGA : 28/12/11
2 2 0 0 1111
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Ley de ohm
1.- Objetivos:
- Comprobar la ley de ohm, que es demostrada con la ayuda de un alambre cromo
níquel y una resistencia.
- Medir resistencias eléctricas usando voltajes y corrientes.
- Determinar la resistividad de conductores óhmicos.
2.- MARCO TEORICO
La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica positiva (o portadores de
carga positiva), cuya expresión está dada por:
Donde q es la carga de los portadores y t es el tiempo.
Además debemos tener en cuenta que, cuando un conductor este sujeto a un campo
eléctrico externo, los portadores de carga se mueven lentamente en la dirección
del campo con una velocidad que se conoce como velocidad de desplazamiento o de
arrastre.
Para encontrar una relación entre la corriente de un conductor y su carga,
consideremos un conductor cilíndrico como se muestra en la figura Nº 1.
supongamos que “v” es la velocidad de desplazamiento y por consiguiente en un
intervalo de tiempo Δt de tiempo, los “N” portadores de carga en este caso que
son realmente los electrones conductores es “n A Δ L”, donde “n” es el numero de
electrones por unidad de volumen, “A” es la sección transversal y “ΔL” es un
segmento de conductor; por lo tanto “A ΔL” es el volumen, luego la cantidad decarga en dicho volumen es:
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Donde e es la carga de carga electrón conductor conductor. Para un “Δt” tenemos
la corriente
La velocidad de desplazamiento de los electrones dentro del conductor es
por consiguiente:
Si definimos la densidad de corriente y seguidamente reemplazamos la corriente,
se tendrá:
Debemos aclarar que la densidad de corriente es una magnitud física vectorial y
esta orientada en la dirección del movimiento de los portadores de carga positiva o
sea la dirección de la velocidad de desplazamiento.
Como es común que la densidad de corriente J varia en función del radio r y la
corriente i depende la sección transversal (A), entonces:
Ahora, si tenemos diferentes materiales en forma de conductores cilíndricos
idénticos y les aplicamos la misma diferencia de potencial en sus extremos
podemos observar experimentalmente que sus corrientes eléctricas son
diferentes. Suponemos que el campo eléctrico dentro de cada conducto cilíndrico
es constante, de allí que los portadores de carga tengan una velocidad
desplazamiento, es decir, que tienen una cierta movilidad m en presencia del
campo, que es una propiedad del material. Debemos tener en cuenta que a un mayor
campo aplicado al conductor tenemos mayor corriente y por consiguiente una
velocidad de desplazamiento mas grande, por lo tanto, existe una relación directa
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entre velocidad de desplazamiento y el campo, dependiendo de la movilidad de cada
material, esto es:
Sustituyendo la velocidad de desplazamiento en la ecuación tenemos:
Donde el producto n e m se llama conductividad σ del conductor y su valor
reciproco se conoce como resistividad y se representa por ρ lo tanto la ecuación
(5) lo podemos escribir e n magnitud como sigue:
Sabemos que la diferencia de potencial en función del campo eléctrico está dada
por la ecuación:
Despejando el campo eléctrico de (7) y remplazando en (6). Obtenemos:
Esta ecuación se escribe comúnmente como:
Que constituye la ley de Ohm, en este caso R se conoce como resistencia y su valor
es por tanto:
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3.- Materiales:
-Fuente de poder regulable de 0 a 12 v
-Voltímetro analógico
-Amperímetro analógico
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-Multimetro digital prasek premium PR-85
-Tablero de conecciones
-Seis puentes de conexión
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-Un cerámico porta muestra para alambre conductor
-Tres conductores rojos de 25 cm
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-Dos resistencias una de 100 y otra de 47
Un interruptor
Alambre de cromo níquel
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4.- PROCEDIMIENTO:
Asegurarse que el alambre de Nicrom, se encuentra enroscado en la porta-
muestra cerámica, y lo llamaremos R, según el circuito. Armar el circuito mostrado, el interruptor debe estar en 0 (off).
Hacer un chequeo minucioso de todos los instrumentos de medición y que
estos hayan sido correctamente conectados.
Cerrar el interruptor (S) del circuito.
Activar la fuente y seleccione un nivel de voltaje U, anote este valor en la
tabla Nro. 1.
Mida con el Voltímetro la caída de potencial (el voltaje a través de
resistencia), anote su resultado en la tabla Nro. 1.
Mida la corriente con el amperímetro que circula por la resistencia anote
sus resultados en la tabla Nro. 1.
Repita los pasos (6) y (7) para varias lecturas de U, anote sus resultados en
la tabla.
En una hoja de papel milimetrado coloque los valores de Voltaje (V) en el eje
de las ordenadas y las corrientes (I) en las abscisas.
Ponga el voltaje a cero y desactive la fuente.
Reemplace en el circuito de la figura Nro. 2, la porta-muestra cerámica de
resistencia R, con una resistencia de valor conocida por ejemplo de 100Ohmios.
Active la fuente y repita todas las lecturas anteriores en la tabla Nro. 2
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TABLA Nro. 1.(Nicrom)
Datos: #= pi
l = 204cm = 2.04m
ρ nicròm = 100*10-8
Ωm
Ø = 0.25mm = 2.5*10-4
A = #r2 = (#/4) Ø2 = (#/4) (2.5*10-4)2 = 4.909*10-8
TABLA Nº1:
DE mA a A: ρ= R (A/l):
(1) A =mA/1000 (1) 27.943*(4.909*10-8 /2.04) = 6.724x10-7
A =70.5/1000 (2) 25.242*(4.909*10 -8 /2.04) = 6.074x10-7
A1 = 0.0705(A) (3) 24.503*(4.909*10 -8 /2.04) = 5.896x10-7
(2) A =mA/1000 (4) 24.685*(4.909*10-8 /2.04) = 5.940x10-7
A =154.9/1000 (5) 23.014*(4.909*10 -8 /2.04) = 5.538x10-7
A2= 0.1549 (A) (6) 22.978*(4.909*10 -8 /2.04) = 5.529x10-7
(3) A =mA/1000
A =241.6/1000 %Error:(ρ nicròm- ρexp/ ρ nicròm)*100
A3 = 0.2416 (A)
(4) A =mA/1000
A =317.2/1000
A4 = 0.3172 (A)
U V A R=V/A ρ= R (A/l) E (%)
2V 1.97 0.0705 A 27.943 Ω 6.724x10-7 48.721%
4V 3.91 0.1549 A 25.242 Ω 6.074x10-7
64.636%
6V 5.92 0.2416 A 24.503 Ω 5.896x10-7 69.607%
8V 7.83 0.3172 A 24.685 Ω 5.940x10-7 68.350%
10V 9.85 0.428 A 23.014 Ω 5.538x10-7 80.571%
12V 11.65 0.507 A 22.978Ω 5.529x10-7 80.865%
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Càlculos para la Resistencia:
(1) R =V/I
R =1.97/0.0705
R1 = 27.943 (Ω)
(2) R =V/I
R =3.91/0.1549
R 2=25.242 (Ω)
(3) R =V/I
R =5.92/0.2416
R3 =24.503 (Ω)
(4) R =V/I
R =7.83/0.3172
R4 = 24.685 (Ω)
(5) R =V/I
R =9.85/0.428
R5 = 23.014 (Ω)
(6) R =V/I
R =11.65/0 .507
R6 = 22.978 (Ω)
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TABLA Nro. 2. (47 Ohmios)
DE mA a A: %Error:(RTeò- Rexp/ RTeò)*100
(1) A =mA/1000 (1) (47-50.919 / 47)*100 = 8.338%
A =38.1/1000 (2) (47- 50.126/ 47)*100 = 6.651%
A1 = 0.0381(A) (3) (47- 51.691/ 47)*100 = 9.981%
(2) A =mA/1000 (4) (47-49.531 / 47)*100 = 5.385%
A =79.4/1000 (5) (47- 47.476/ 47)*100 = 1.013%
A2= 0.0794 (A) (6) (47-47.410/ 47)*100 = 0.087%
(3) A =mA/1000
A =115.4/1000
A3 = 0.1153(A)
(4) A =mA/1000
A =159.9/1000
A4 = 0.1599 (A)
U V A R=V/A E (%)
2 1.94 0.0381 A 50.919 8.338%4 3.98 0.0794 A 50.126 6.651%
6 5.96 0.1153 A 51.691 9.981%
8 7.92 0.1599 A 49.531 5.385%
10 9.78 0.206 A 47.476 1.013%
12 11.90 0.251 A 47.410 0.087%
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Càlculos para la Resistencia:
(1) R =V/I
R =1.94/0.0381
R1 = 50.919 (Ω)
(2) R =V/I
R =3.98/0.0794
R 2=50.126 (Ω)
(3) R =V/I
R =5.96/0.1153
R3 =51.691 (Ω)
(4) R =V/I
R =7.92/0.1599
R4 = 49.531(Ω)
(5) R =V/I
R =9.78/0.206
R5 = 47.476(Ω)
(6) R =V/I
R =11.90/0.251
R6 = 47.410 (Ω)
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TABLA Nro 3. (100 Ohmios)
DE mA a A: %Error:(RTeò- Rexp/ RTeò)*100
(1) A =mA/1000 (1) (100-109.031 / 100)*100 = 9.031%
A =18.16/1000 (2) (100- 102.676/ 100)*100 = 2.676%
A1 = 0.01816(A) (3) (100- 101.701/ 100)*100 = 1.701%
(2) A =mA/1000 (4) (100-102.972 / 100)*100 = 2.972%
A = 38.86/1000 (5) (100- 100.612/ 100)*100 = 0.612%
A2= 0.03886 (A) (6) (100-101.795/ 100)*100 = 1.795%
(3) A =mA/1000
A =58.8/1000
A3 = 0.0588(A)
(4) A =mA/1000
A =77.4/1000
A4 = 0.0774 (A)
U V A R=V/A E (%)
2 1.98 0.01816 A 109.031 9.031%
4 3.99 0.03886 A 102.676 2.676%6 5.98 0.0588 A 101.701 1.701%
8 7.97 0.0774 A 102.972 2.972%
10 9.86 0.098 A 100.612 0.612%
12 11.91 0.117 A 101.795 1.795%
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Càlculos para la Resistencia:
(1) R =V/I
R =1.98/0.01816
R1 = 109.031 (Ω)
(2) R =V/I
R =3.99/0.03886
R 2=1021.676 (Ω)
(3) R =V/I
R =5.98/0.0588
R3 =101.701 (Ω)
(4) R =V/I
R =7.97/0.0774
R4 = 102.972(Ω)
(5) R =V/I
R =9.86/0.098
R5 = 100.612(Ω)
(6) R =V/I
R =11.91/0.117
R6 = 101.795(Ω)
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5.-Cuestionario
1. ¿Cómo cambia la corriente I a través de un alambre (Nicrom) si se triplica
el voltaje?
Gracias a la formula: podemos darnos cuenta que si triplicamos el voltaje
va a quedar así: . La corriente está representada por el símbolo I por lo
tanto si se ha triplicado el voltaje la corriente también se triplicara ya que R en el
alambre de nicrom es constante
3.- ¿Qué condición debe satisfacer el valor de R en el alambre de Nicrom,
sometido al ensayo eléctrico?
Las condiciones que debe satisfacer el valor de R en el alambre de nicrom se
asumirán de la formula de la resistencia.
R = J x L/A donde:
“J ” es la resistividad del material (Microm) de tablas
“L “es la longitud del alambre
“A” es el área transversal del alambre
Entonces las condiciones del alambre se reducen a la igualdad de las siguientes
ecuaciones: V=RI Y R=V/I de donde obtenemos
la relación L/A q debería cumplir nuestro alambre.
4. La relación entre la corriente I, voltaje V y resistencia eléctrica R,
Represéntelos como una ecuación, ¿es lineal o cuadrática?
V = R.I
Es una ecuación lineal.
5. De la experiencia de este laboratorio .opine usted; ¿Qué significa
resistencia eléctrica?
Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un
circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las
cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un
circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la
circulación de la corriente eléctrica.
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6. Observaciones:
Vemos que para medir las determinadas escalas eléctricas debemos usar elVoltímetro y Amperímetro con su respectivo indicador de voltaje para
cada caso.
Las tablas que nos dan, en donde vamos a trabajar; tienen varios orificios en
donde nosotros colocaremos las diferentes resistencias a medir.
La determina regulación para determinados voltajes (fuente de poder) debe
de ser exacta, para una buena toma de valores a hallar.
7. Conclusiones:
Al hallar las diferentes medidas de voltajes, podemos hallar también su
relación (resistencia).
Las diferentes resistencias que nos dan: Alambre de cromo Níquel y
Alambre de Nicrom. Nos permite hacer un buen trabajo a la hora de hallar
sus respectivas cantidades de voltaje e intensidad.
El desarrollo de este Laboratorio nos sirve de ayuda para entender mejor el
funcionamiento de lo maravilloso que es la electricidad, que es lo que ocurreen un circuito eléctrico, como fluye, en que medio se encuentra y sobre
todo su uso importante para el desarrollo de la persona.