233602447 electrotecnia informe ley de ohm (1)

Laboratorio de electrotecnia

Facultad de Ingeniería mecánica

Universidad del Atlántico

1

LEY DE OHM

María Sandoval 1; Luis Utria1; Hankel Ripoll1; Johaan Llanos1; Edison

Velez2 Universidad del Atlántico

[email protected]

1: Estudiantes de ingeniería mecánica.

2: Docente de electrotecnia.

RESUMEN

El procedimiento experimental llevado a cabo en el laboratorio de electrotecnia de la

Universidad Del Atlántico tuvo como objetivo principal determinar el valor de R para

una resistencia (300Ώ) con el fin de aplicar la ley de Ohm, para ello se elaboró un

circuito y se midió la diferencia de potencial y la corriente del circuito formado para

aplicar los cálculos correspondientes y hallar así el valor de la resistencia del circuito.

Palabras Claves: Resistencia, diferencia de potencial, ley de Ohm, voltaje, corriente,

circuito.

ABSTRACT

The experimental practice carried out in the electrical engineering lab at the Atlantic

University had as main objective to determine the value of R for a resistor (300Ώ) in

order to apply Ohm's law, For that reason was developed a circuit and measuring the

potential difference and current of the circuit formed to implement the calculations and

after that to find the resistance value.

Keywords: Resistance, potential difference, Ohm's law, voltage, current, circuit.




1- OBJETIVOS

Determinar aplicando ley de ohm

el valor de R para una resistencia

de 300Ώ.

Estudiar las características de las

resistencias, que sigue la ley de

Ohm.

Familiarizarse con el manejo de

los elementos de laboratorio tales

como los conectores y la fuente

de voltaje.

2- INTRODUCCION

En los materiales conductores existen

cargas capaces de moverse libremente

bajo la acción de un campo eléctrico. Si

se crea una diferencia de potencial entre

dos puntos del conductor se puede hacer

que dichas partículas se muevan. Las

cargas móviles se denominan portadores

de corriente y al número de cargas que

pasan por un mismo lugar en un segundo

se le llama intensidad de corriente y se

expresa, según el Sistema Internacional,

en amperios (A). Para que las cargas se

muevan en una dirección se necesita

energía, esto se obtiene de un generador

o batería que produce una diferencia de

potencial llamada fuerza electromotriz

2

(fem). La fem de una batería es el trabajo

que esta efectúa por la cantidad de carga

que pasa a través de ella y se mide en

voltios (V). Si se aplica un voltaje en los

extremos de un material conductor, se

esperaría que se produzca una corriente

de la misma magnitud. Sin embargo, hay

muchos factores que influyen en el flujo

de una corriente. Así como es difícil

atravesar una habitación llena de

personas o como la viscosidad de un

líquido afecta el flujo a través de un tubo,

la resistencia del material por el cual

pasa la corriente afectará el flujo

descarga. Cualquier objeto que ofrece

una resistencia considerable a la

corriente eléctrica se llama un resistor, la

mayoría de los artefactos eléctricos que

utilizamos todos los días son

considerados resistores. Para cuantificar

la resistencia se puede aplicar un gran

voltaje a través de un objeto y si produce

solo una pequeña corriente, ese objeto

presenta una elevada resistencia; y si la

corriente producida tiene la misma

magnitud del voltaje, entonces el objeto

no presenta resistencia o es muy

pequeña. Las unidades de la resistencia

son voltio por amperio (V/A), también

llamado Ohmios en honor al físico

George Ohm.




3- MARCO TEÓRICO

3.1- LA LEY DE OHM

La Ley de Ohm, postulada por el físico y

matemático alemán Georg Simón Ohm,

es una de las leyes fundamentales de la

electrodinámica, estrechamente

vinculada a los valores de las unidades

básicas presentes en cualquier circuito

eléctrico como son:

a) Tensión o voltaje "E", en volt (V).

b) Intensidad de la corriente " I ", en

ampere (A).

c) Resistencia "R" en ohm ( ) de la

carga o consumidor conectado al

circuito.

Figura 1. Circuito eléctrico cerrado

compuesto por una pila de 1,5 volt, una

resistencia o carga eléctrica "R" y la

circulación de una intensidad o flujo de

corriente eléctrica "I" suministrado por la

propia pila.

3

Debido a la existencia de materiales que

dificultan más que otros el paso de la

corriente eléctrica a través de los

mismos, cuando el valor de su

resistencia varía, el valor de la intensidad

de corriente en ampere también varía de

forma inversamente proporcional. Es

decir, a medida que la resistencia

aumenta la corriente disminuye y,

viceversa, cuando la resistencia al paso

de la corriente disminuye la corriente

aumenta, siempre que para ambos casos

el valor de la tensión o voltaje se

mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia

Ley, el valor de la tensión o voltaje es

directamente proporcional a la intensidad

de la corriente; por tanto, si el voltaje

aumenta o disminuye, el amperaje de la

corriente que circula por el circuito

aumentará o disminuirá en la misma

proporción, siempre y cuando el valor de

la resistencia conectada al circuito se

mantenga constante.

Postulado general de la Ley de Ohm

“El flujo de corriente en ampere que

circula por un circuito eléctrico cerrado,

es directamente proporcional a la tensión

o voltaje aplicado, e inversamente




proporcional a la resistencia en ohm de

la carga que tiene conectada.”

3.2- CONCEPTO DE IMPEDANCIA

En los circuitos de corriente alterna (AC)

los receptores presentan una oposición a

la corriente que no depende únicamente

de la resistencia óhmica del mismo,

puesto que los efectos de los campos

magnéticos variables (bobinas) tienen

una influencia importante. En AC, la

oposición a la corriente recibe el nombre

de impedancia (Z), que obviamente se

mide en Ω.

Figura 2. Circuito eléctrico cerrado

compuesto por una fuente de corriente

alterna, una resistencia (impedancia) y la

circulación de corriente eléctrica "I"

suministrado por la fuente.

La impedancia extiende el concepto de

resistencia a los circuitos de corriente

alterna (CA), y posee tanto en magnitud y

fase, cosa distinta de los circuitos de

corriente continua (CC) que sólo poseen

4

magnitud. La relación entre V, I, Z, se

determina mediante la "Ley de Ohm

generalizada".

(1)

Dónde:

- I: intensidad eficaz en A

- V: tensión eficaz en V.

- Z: impedancia en Ω.

Es decir, en un circuito de corriente

continua, la impedancia tiene un ángulo

de fase igual a cero, entonces a este

caso en particular, le llamamos

resistencia.

La impedancia puede calcularse como:

√ (2)

Dónde:

- Z: impedancia en Ω.

- R: resistencia en Ω.

- X: reactancia en Ω.

3.3- FÓRMULA MATEMÁTICA

GENERAL DE

REPRESENTACIÓN DE LA LEY

DE OHM

Desde el punto de vista matemático el

postulado anterior se puede representar




por medio de la siguiente Fórmula

General de la Ley de Ohm:

(3)

Para calcular, por ejemplo, el valor de la

impedancia "Z" en ohm de una carga

conectada a un circuito eléctrico cerrado

que tiene aplicada una tensión o voltaje

"V" de 1,5 V y por el cual circula el flujo

de una corriente eléctrica de 500

miliamperios (mA) de intensidad,

aplicamos la operación matemática que

debemos realizar:

(4)

5

Como ya conocemos, para trabajar con

la fórmula es necesario que el valor de la

intensidad esté dado en ampere, sin

embargo, en este caso la intensidad de

la corriente que circula por ese circuito

no llega a 1 ampere. Por tanto, para

realizar correctamente esta simple

operación matemática de división, será

necesario convertir primero los

500 miliamperios en ampere, pues de

lo contrario el resultado sería erróneo.

Para efectuar dicha conversión dividimos

500 mA entre 1000:

(5)

Como se puede observar, la operación

matemática que queda indicada será:

dividir el valor de la tensión o voltaje "V",

por el valor de la intensidad de la corriente

" I " , en ampere (A) . Una vez realizada la

operación, el resultado será el valor en

ohm de la resistencia "Z".

En este ejemplo específico tenemos que el

valor de la tensión que proporciona la fuente

de fuerza electromotriz (FEM), es de 1,5 V,

mientras que la intensidad de la corriente

que fluye por el circuito eléctrico cerrado es

de 500 miliamperios (mA).

Como vemos, el resultado obtenido es que

500 miliamperios equivalen a 0,5

ampere, por lo que procedemos a

sustituir, seguidamente, los valores

numéricos para poder hallar cuántos ohm

tiene la impedancia del circuito eléctrico

con el que estamos trabajando, tal como

se muestra a continuación:

(6)

Como se puede observar, el resultado de

la operación matemática arroja que el

valor de la impedancia "Z" conectada al

circuito es de 3 ohm.




4- PROCEDIMIENTO

EXPERIMENTAL

En el laboratorio de electrotecnia de la

universidad del atlántico se armó un

circuito para el cual se requiso de la

ayuda de los siguientes elementos de la

mesa:

Una fuente.

Una resistencia.

Un voltímetro.

Un amperímetro.

Figura 3. Mesa de laboratorio en la que

se desarrolló la práctica de “ley de Ohm”

para circuitos de corriente alterna.

Se elaboró un circuito, el cual

consistía en una resistencia

variable y una fuente de corriente

alterna que permitía hacer ajustes

6

según el valor de voltaje que se

necesitara.

Se suministró a través de la

fuente una diferencia de potencial

de 50 V.

Se midió la diferencia de

potencial.

Se midió la corriente en amperios.

Se repitió el procedimiento con

diferencias de potencial de 80V y

100 V.

5- RESULTADOS

Los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio se presentan a

continuación en la tabla 1.

#

1 50 50 0,18

2 80 80 0,30

3 100 100 0,36

Tabla 1. Resultados obtenidos para el

circuito elaborado con la resistencia de

300Ώ.

Con los datos observados en la tabla 1,

se puede elaborar un gráfico vs lo cual

nos arrojará una función lineal de la

forma , cuya pendiente es el valor de la

resistencia de nuestro circuito




esto solo si nuestro material cumple las

leyes de ohm, sin embargo si dicho

objeto no cumple las leyes el grafico

obtenido será el de una curva semi-

parabólica.

120

100

80

Volta

je

60

40

20

00 0,1 0,2 0,3 0,4

Corriente

Grafico 1. Se observa la función que

describe la relación entre la diferencia de

potencial y la corriente para nuestra

resistencia de 300Ώ. La pendiente de

nuestro gráfico es el valor para nuestra

resistencia.

6- ANALISIS Y DISCUSIONES

Cuando se aplica una diferencia de

potencial ∆V a un conductor, circulará

por él una intensidad de corriente I. El

valor de esta intensidad de corriente

7

dependerá de las características

eléctricas del conductor. Para algunos

conductores, se cumple que la diferencia

de potencial entre sus extremos es

directamente proporcional a la intensidad

de corriente que lo recorre, manteniendo

constantes los demás parámetros que

afectan la resistividad del conductor

(temperatura, etc.). Esta

proporcionalidad, se conoce con el

nombre de Ley de Ohm.

No todos los elementos cumplen con

esta ley, este hecho nos permite

clasificarlos en: óhmicos o lineales y, no

óhmicos o no lineales.

A los elementos óhmicos los llamamos

resistores o resistencias. Para un

conductor óhmico, la relación

define su resistencia, y es una constante

del elemento. La resistencia de los

materiales óhmicos depende de la forma

del conductor, del tipo de material, de la

temperatura, pero no de la intensidad de

corriente que circula por él.




Figura 4. Se muestra como es la

relación lineal para un material óhmico, y

la relación no lineal para un material no

óhmico.

Para un conductor no óhmico, la relación

no es constante: depende del valor de

diferencia de potencial aplicado

al mismo, o de la intensidad que lo

recorre. No se le puede asignar un único

valor de resistencia.

Al hacer un análisis del grafico 1

notamos que la resistencia de 300

cumple la relación lineal corriente-

diferencia de potencial establecida por la

ley de ohm, por ende la gráfica arrojada

nos permite calcular el valor de la

resistencia. Tomando dos puntos en

particular de la gráfica se puede hacer un

cálculo aproximado de la resistencia

hallando la pendiente de la siguiente

forma:

8

, esta función cumple con las

características de una función lineal por

lo que la podemos relacionar con la

ecuación canoníca de la recta

, donde al comparar obtenemos que la

resistencia sea el inverso pendiente de la

recta.

Para el cálculo de la pendiente:

Luego, con los puntos y

:

Observamos que el valor obtenido a

través de los cálculos y el valor nominal

de la resistencia son aproximadamente

iguales.

De igual forma podremos hallarlo

aplicando la ecuación 4 para cada una

de las mediciones realizadas.




#

1 50 0,18 277,778

2 80 0,30 266,667

3 100 0,36 277,778

Tabla 2. Valores de resistencia para

cada medición realizada en el

laboratorio.

7- CONCLUSIONES

Se puede concluir después de analizar el

Gráfico 1, y realizar el cálculo de la

pendiente de la recta obtenida que el

valor de nuestra resistencia es

aproximadamente igual su valor nominal,

por lo cual decimos que el material de

ésta, cumple con la anteriormente

mencionada la ley de Ohm.

La precisión de los instrumentos

utilizados es muy importante para

obtener datos exactos, ya que cualquier

variación en la medición del valor real

puede afectar el resultado final del

experimento. Es necesario realizar las

mediciones con artefactos de calidad

para obtener lecturas precisas. Esto con

el fin de reducir el error, puesto que

cuando estos valores obtenidos en el

laboratorio pueden ser afectados por

9

factores externos como la temperatura o

la humedad, lo que pudo haber afectado

levemente los resultados del experimento

realizado y aumentado el porcentaje de

error de los cálculos. También es

importante tener en cuenta que en la

mayoría de los circuitos electrónicos

modernos no se puede utilizar la ley de

Ohm para calcular los valores de la

intensidad de corriente, diferencia de

potencial o resistencia del material

porque no utilizan materiales óhmicos,

entonces los valores dependen de otros

factores.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

I. http://www.cifp-

mantenimiento.es/e-learning/

index.php?id=1&id_sec= 7

II. http://www.asifunciona.com/electr

otecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_

1.htm

III. http://www.asifunciona.com/electr

otecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_

2.htm

IV. http://www.tuveras.com/electrotec

nia/leyohmca.htm

V. http://es.wikipedia.org/wiki/Imped

ancia

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