UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(UNIVERSIDAD DEL PERÚ DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE QUÍMICA

LABORATORIO DE FISICA III

PRACTICA Nº 3

Horario: Viernes / 2 – 4 pm

Integrantes: Código:

INSTRUMENTACIÓN Y LEY DE OHM

INSTRUMENTACIÓN:

OBJETIVOS:

Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso corriente en los experimentos de electricidad y magnetismo.

Conocer el área de operación de los instrumentos y determinar sus lecturas.

Aprender a montar circuito sencillo y medición de tensión y corriente eléctrica.

Identificación de los valores de resistencia.

MATERIALES:

SISTEMA UNITR@IN.- En el cual podemos tener los Instrumentos Virtuales como :

fuente de corriente continua

Voltímetro

Amperímetro

osciloscopio.

FUNDAMENTO TEORICO:

CORRIENTE ELÉCTRICA:

Los electrones se pueden mover con mayor velocidad mientras mayor sea la intensidad de la tensión aplicada y menor sea la resistencia que la red de átomos oponga a su paso. La intensidad de corriente I se define como la carga Q que fluye por unidad de tiempo a través de una sección transversal del conductor, esto es:

La unidad con la que se designa la intensidad de la corriente es el amperio (que se abrevia con A).

MEDICIÓN DE TENSIÓN

La tensión eléctrica se mide con el voltímetro. La siguiente representación muestra el símbolo gráfico de un voltímetro.

El diagrama de la izquierda representa, en este caso, la conexión del voltímetro para la medición de la tensión de la fuente; el del centro, la conexión para la medición de la tensión a través del interruptor y, finalmente,

el de la derecha, la conexión para la medición de la tensión de carga.

La constante de material ρ indica la resistencia específica del material conductor en la unidad Ώ ·mm2/m, l es la longitud del conductor, en m, y A la sección transversal del conductor en mm2.

Diseños de las resistencias

Las imágenes siguientes muestran los símbolos gráficos de diferentes tipos de resistencias.

Resistencia común Resistencia variable Resistencia con contactodeslizante

Codificación por colores de las resistencias

El siguiente gráfico ilustra la codificación. Para la resistencia representada en la parte superior, a partir de los dos primeros aros (marrón y negro), se obtiene un valor decimal

de 10 y, a partir del tercer aro (naranja) un factor de 103, con lo que se obtiene un valor total de resistencia de: R = 10·103 Ώ = 10000 Ώ = 10 k Ώ. En la resistencia representada al

inicio de la página, el aro derecho es de color dorado; la resistencia posee, por tanto, una tolerancia de ±5%.

1a cifra 2da cifra Factor Tolerancia

PROCEDIMIENTO

Armamos el circuito, según la figura. Mantenemos la resistencia constante. Movemos el reóstato, variando la corriente y la

diferencia de potencial.

LEY DE OHM

VOLTAJE(V) CORRIENTE RESISTENCIA0,8 32

2700,6 2505 200,5 150,3 10

OBJETIVOS

Verificar experimentalmente la ley de o

Ohm.

Obtener los datos de voltaje y corriente eléctrica en elementos resistivos con el fin de iniciar el estudio de circuitos eléctricos simples.

Diseñar y Montar circuitos eléctricos con resistencias en Serie, Paralelo.

MATERIALES

Módulo de enseñanza SISTEMA UNITR@IN con resistencia (shunt),

el amperímetro virtual

FUNDAMENTO TEÓRICO

Si se quiere resumir por medio del cálculo los procesos electrónicos que ocurren en un circuito sencillo de corriente, o en circuitos más complejos, es necesario conocer, por una parte, la dependencia que existe entre la intensidad de corriente I y la tensión U y, por otra parte, entre la corriente I y la resistencia R. Esta dependencia está descrita por la ley de Ohm, que debe su nombre al famoso físico alemán. Para ello se observará, en primer lugar, el circuito sencillo de corriente representado anteriormente. Ley de Ohm:

La ley de Ohm se puede entonces expresar por medio de la siguiente fórmula:

o´ y

Nota: Las resistencias para las que es válida la ley de Ohm (esto es, la proporcionalidad entre la corriente y la tensión) se denominan resistencias óhmicas. Los conductores metálicos son, por lo general, resistencias óhmicas, mientras que, por ejemplo, las resistencias de fluidos conductores no cumplen con la ley de Ohm.

La intensidad de corriente I aumenta si aumenta la tensión U y disminuye si aumenta la resistencia R. Aquí, la intensidad de corriente varía proporcionalmente a la tensión y de manera

inversamente proporcional a la resistencia.

PROCEDIMIENTO:

Los siguientes componentes son necesarios, para la ejecución de los experimentos expuestos dentro del marco de este curso: La tarjeta insertable "Circuitos de resistencias". La tarjeta insertable UniTrain-I de Circuitos de resistencias SO4203-6A permite el análisis de circuitos de corriente sencillos. Abra el instrumento virtual Fuente de tensión continua y seleccione los ajustes que se detallan en la guía. Colocar el voltímetro y el amperímetro en los valores que piden. Encender el instrumento pulsando la tecla Power, por un minuto y anotar los valores del voltímetro y del amperímetro. Pasado el minuto apagar, y esperar un minuto más hasta volverlo a prender y repetir la misma operación. Se obtendrán los siguientes datos:

Tiempo (min) Voltímetro I (Amperímetro)1.00 0.94 0.22.00 1.97 0.23.00 2.96 0.24.00 3.99 0.25.00 4.99 0.26.00 5.90 0.27.00 6.90 0.28.00 7.90 0.29.00 8.90 0.310.00 9.90 0.3

VARIACIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE

- Arme el circuito de la figura 2 varié los valores de las resistencias en la caja y para cada valor observado anote en la tabla 2 los valores del voltaje, conservando constante un determinado valor de la corriente para las distintas lecturas de V y R, variando la posición del cursor de reóstato.

Manteniendo constante la corriente:

I=30mA

TABLA 2

RESISTENCIA (Ω)

260 276 290 309

VOLTAJE (V)

0.6 0.73 0.75 0.8

CUESTIONARIO

1.- ¿Cuántas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos)

Las escalas de los instrumentos varían dependiendo del fabricante, pero se puede apreciar a simple vista en estos instrumentos, ya que las escalas de medición son factores de multiplicación de la medición.

AMPERÍMETRO: es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

El amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.

Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida).

VOLTÍMETRO: Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia

interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión.

La lectura mínima depende del fabricante del instrumento te lo indica en su propio manual. También suele determinarse por calibración.

Nota:

- La División de Escala o llamada resolución es la mínima división que un instrumento puede percibir para cambiar en una unidad de lectura.

Rango es el valor mínimo y máximo que puede llegar a detectar dicho instru

2.- Investigue de qué otra manera se determina el valor de una resistencia. (Sin código de colores).

Para calcular la resistencia (R) que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, es necesario conocer primero cuál es el coeficiente de resistividad o resistencia específica “ ” (rho) de dicho material, la longitud que posee y el área de su sección transversal.A continuación se muestra una tabla donde se puede conocer la resistencia específica en · mm2 / m, de algunos materiales, a una temperatura de 20° Celsius.

Material Resistividad ( · mm2 / m ) a 20º CAluminio 0,028Carbón 40,0Cobre 0,0172Constatan 0,489Nicromo 1,5Plata 0,0159Platino 0,111Plomo 0,205Tungsteno 0,0549

Para realizar el cálculo de la resistencia que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica, se

utiliza la siguiente fórmula: R=ρ ls

De donde:R = Resistencia del material en ohm (Ω).

ρ= Coeficiente de resistividad o resistencia específica del material en Ω∗mm2

m, a una

temperatura dada.l = Longitud del material en metros.s = Superficie o área transversal del material en mm2.

Podemos medir su valor con un multitester ya sea analógico o digital en cual debe estar en el rango correspondiente a las resistencias es decir en Ω (ohmios).

3.- Grafique en un papel milimetrado e intérprete V versus I, usando los valores de la tabla 1 determine el valor de la pendiente de la misma.

4.- Grafique e intérprete V versus I , I versus R y V versus R , en papel milimetrado, y compare los valores encontrados a partir del análisis del gráfico con los valores de de R, I y V de las tablas 1, 2 y 3

5.- Considere una lámpara que tiene aproximadamente 50.5 y por la cual pasa una corriente de 25 m A ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se cumplirá la ley de ohm?

Por la ley de Ohm

U = (25 * 10-3) * (50.5) = 1.2625 V

En todo circuito cerrado se cumple la ley de Ohm. A menos que la R sea 0 que significa cortocircuito o si R tiende al infinito se denomina circuito abierto.

6.- Con respecto a la ley de Ohm podemos decir:i) Se cumple en materiales conductores y semiconductoresii) La pendiente de la gráfica voltaje vs. Intensidad da como resultado el valor de la

resistenciaiii) Que la ley de matemática que la gobierna es I = V / R y sirve tanto para corriente

continua como alterna

A) VVV B) VVF C) FVF D) VVV E) VFF

U = I * R

CONCLUSIONES

El amperímetro, sea de corriente continua (DC) o corriente alterna (AC), siempre debe de colocarse para efectos de una medición, en serie con el circuito, debido a la baja resistencia que presenta. de colocarse en paralelo con el circuito, destruiría o dañaría permanentemente al mismo.

El amperímetro ideal posee resistencia interna (o de shunt) igual a cero.

El voltímetro de corriente continua (VDC) o de corriente alterna (VAC), siempre ha de colocarse para efectos de mediciones, en paralelo al circuito cuya diferencia de potencial se desea medir, debido a que presenta una alta resistencia, necesaria para percibir dicha diferencia de potencial.

El voltímetro ideal posee resistencia interna infinita.

La ley de ohm no se cumple para todos los materiales, por ejemplo no cumple para los semiconductores.

La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, por lo tanto cuando aumenta la resistencia la corriente baja y viceversa.

La corriente es directamente proporcional al voltaje, por lo tanto cuando aumenta el voltaje aumenta también la corriente.