UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA II

EXPERIENCIA No: 4

LEY DE OHM

GRUPO: D1D SUBGRUPO: 2

ESTUDIANTES:

SERGIO CHAPARRO GIGLIO COBUZIO 2061650

SERGIO ANDRÉS PÉREZ BARRIOS 2061639

DANIEL CARVAJAL DOMINGUEZ 2070587

DOCENTE: HUGO MORENO BAYONA

FECHA DEL EXPERIMENTO: 18 DE JUNIO DE 2008

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: 16 DE JULIO DE 2008.

BUCARAMANGA, I SEMESTRE DE 2008

RESUMEN Y OBJETIVOS ALCANZADOS

En la presente práctica de laboratorio, basándonos y aplicando las premisas físico teóricas que soportan el principio físico ideal enunciado por la “Ley de Ohm”, corroboramos satisfactoriamente la proporcionalidad directa de la intensidad de corriente circulante en un material conductor con respecto al diferencial de potencial eléctrico suministrado a este, así como su proporcionalidad inversa con relación a la resistencia que ofrece la composición química del material en cuestión. Por otro lado, se determinó y comprendió el comportamiento de estos tres factores al tomar la resistencia como constante o variable, simulando así respectivamente la naturaleza de un material óhmico y de un material no óhmico. Por consiguiente, damos por cumplida a cabalidad la finalidad de la experiencia en tanto tomamos como precedente el cumplimiento formal de los objetivos propuestos tanto por nosotros, como por la experiencia en general.

TEORÍA

Relación entre la resistencia eléctrica y la “Ley de Ohm”

Teniendo en cuenta un cable conductor metálico con área de sección transversal uniforme “A” , con una longitud “L” y cuya resistividad es “ ρ”, la intensidad de la corriente “I” que circula a través de este posee la misma dirección que describe el campo eléctrico uniforme E presente a lo largo del mismo, por ende, por relación de linealidad esta es directamente proporcional al diferencial de potencial eléctrico “∆V ” inducido entre los extremos de dicho cable conductor e inversamente proporcional a la resistencia R que manifiesta el material por el cual se encuentra compuesto.

I = VR

V= IR

La resistencia R se mide en ohmios [Ω¿, el diferencial de potencial eléctrico V se mide en voltios [V] y la intensidad de corriente I en amperes [A].

Materiales óhmicos y no óhmicos

Los materiales que manifiestan una resistencia constante al ser sometidos a una amplia gama de voltajes se les denomina materiales óhmicos o lineales, puesto que obedecen al principio físico descrito por la Ley de Ohm, y por lo tanto, su relación corriente - voltaje es lineal. Por otro lado, los que no se encuentran regidos bajo esta reciben el nombre de materiales no óhmicos debido a

“Despejando V”

“Relación ideal existente entre el voltaje V con respecto a la intensidad de corriente I y

la resistencia R”.“Ley de Ohm”

“Bosquejo de un cable conductor metálico.”

que su relación corriente-voltaje no es lineal, sino que describe gráficamente una curva exponencial que evidencia la presencia de una resistencia variable.

DESCRIPCIÓN DEL MONTAJE EXPERIMENTAL

Para llevar a cabo la realización de la práctica experimental de la “Ley de Ohm” tuvimos en cuenta el procedimiento contemplado por la guía de laboratorio para el montaje del correspondiente circuito para cada caso.

Parte A. Variación del voltaje y la corriente manteniendo la resistencia constante.

Realizamos el montaje del circuito para el correspondiente inciso A. A continuación, haciendo uso de un ohmímetro, medimos y tabulamos la resistencia innata que manifestaba el reóstato. Para culminar con la parte A, sometimos al reóstato a un rango de voltajes (Desde los 10[V] hasta los 100[V]), evaluando y registrando sucesivamente las intensidades de corrientes resultantes para dicho rango.

Parte B. Variación de la resistencia y la corriente manteniendo el voltaje constante.

Realizamos el montaje del circuito para el correspondiente inciso B. Luego, empleando un ohmímetro, evaluamos y registramos la resistencia existente en ocho posiciones consecutivas a lo largo de la superficie del reóstato, teniendo en cuenta que la primera medida de posición registrara 15[Ω ¿ y que las posteriores fuesen valores de 10 en 10 con respecto a dicho registro obtenido. Por último, ajustamos el reóstato a un determinado voltaje, y medimos y tabulamos progresivamente las intensidades de corrientes resultantes para cada posición marcada en el reóstato acorde con la condición establecida para estas.

Parte C. Variación del voltaje y la corriente empleando un bombillo como resistencia de carga.

Realizamos el montaje del circuito para el correspondiente inciso C. Evaluamos y registramos la resistencia del bombillo por separado. Para finalizar, sometimos al bombillo a un rango de voltajes (Desde los 10[V] hasta los 100[V]), para los cuales medimos y tabulamos los respectivos valores obtenidos del voltaje y la corriente.

“Montaje del circuito para la parte A”

“Montaje del circuito para la parte B”

Equipo

Fuente de tensión de CC. y/o alterna, reóstato variable de aprox. 1000[Ω], reóstato variable de aprox. 45[Ω] o resistencias de distintos valores, voltímetro, amperímetro, ohmímetro, bombillo y cables de conexión.

TABLAS DE DATOS Y CÁLCULOS

PARTE A

Escalas utilizadas(s) del Voltímetro: Escala utilizada(s) del Amperímetro:

R utilizada: 79,6[Ω ]

N°Medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10V[Voltios] 10,15 20,01 30,27 40 50,4 60 70,5 80,2 90 100Imedido[ A] 0,11 0,23 0,36 0,46 0,60 0,72 0,84 0,96 1,08 1,21I calculado[A ] 0,12 0,25 0,37 0,50 0,63 0,75 0,88 1,00 1,13 1,25

PARTE B

Voltaje utilizado: 15[V]

N°Medida 1 2 3 4 5 6 7 8Corriente[A] 0,46 0,58 0,45 0,33 0,26 0,22 0,19 0,18

Resistencia[Ω ] 15 25 35 45 55 65 75 79,9

PARTE C

Resistencia de bombilla medida: 10,1[Ω ]

N°Medida 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10V[Voltios] 10 20,21 30,08 40 50,1 60,2 70 80,2 90 100,2Imedido[ A] 0,22 0,30 0,37 0,43 0,49 0,54 0,59 0,64 0,68 0,72

“Montaje del circuito para la parte C”

ANÁLISIS DE DATOS

1) Con los datos obtenidos en la parte A, construya una grafica de voltaje (ordenada) contra corriente (abscisas). Interprete la curva. ¿Qué representa su pendiente? .Calcúlela.

“V” vs “I”

INTERPRETACIÓN:

Los materiales que manifiestan una resistencia constante al ser sometidos a una amplia gama de voltajes, se les denomina materiales óhmicos o lineales, puesto que obedecen al principio físico enunciado por la Ley de Ohm y su relación corriente - voltaje es lineal. Por ende, para un conductor eléctrico lineal, su resistencia se define como el cociente entre el voltaje que se le es inducido y la corriente que circula en este.

V=RI

R= VI

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.40

20

40

60

80

100

120

V vs I

V vs I

“Tabla de datos.”

“Regresión Lineal"

Pendiente: 82,254414

“Si analizamos V en función de I”

“Formalmente estaríamos despejando “R en función del cociente entre “V” y “l”. Por consiguiente, el significado físico de la

pendiente generada por una gráfica “V” vs “I”, para este caso, corresponde a la resistencia de un material conductor óhmico”

“Ley de Ohm”

“Resistencia”

V[Voltios] I[A]10,15 0,1120,01 0,2330,27 0,36

40 0,4850,4 0,6060 0,72

70,5 0,6480,2 0,9690 1,08

100 1,21

En lo que concierne a la gráfica trazada, su curva tiende a describir una línea recta, demostrando así la linealidad que presenta la relación corriente – voltaje en un material óhmico o lineal.

2) Calcule el porcentaje de error tomando como valor teórico el medido con el ohmímetro y como valor experimental el de la pendiente determinado en el punto anterior.

Rteórico [Ω]= 79,6; Rexperimental [Ω]=82,2

% error=|Rteórico−Rexperimental|

R teórico∗100%=

|79,6 [Ω ]−82,2[Ω ]|79,6 [Ω]

∗100%=¿ 3,26%

3) Con los datos obtenidos en la parte B, construya una grafica de corriente (ordenada) contra resistencia (abscisas). Interprete la curva. ¿Qué proporcionalidad se refleja entre la corriente y la resistencia?

“I” vs “R”

10 20 30 40 50 60 70 80 900

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

I vs R

I vs R

INTERPRETACIÓN:

La curva descrita por la gráfica “I” vs “R” corresponde a una función exponencial decreciente, la cual evidencia la proporcionalidad inversa existente entre la intensidad de corriente (I) con respecto a la resistencia (R). Lo cual significa básicamente que la intensidad de corriente decrece a medida que aumenta la resistencia.

“Tabla de datos.”

I[A] R[Ω ]0,96 150,58 250,45 350,33 450,26 550,22 650,19 750,18 79,9

4) De la grafica anterior linealícela y calcule el valor de su pendiente. ¿Qué representa este valor?

Procedemos a linealizar la gráfica “I” vs “R”, hallando el respectivo valor numérico inverso para cada uno de los valores medidos de la resistencia a lo largo de de las distintas posiciones que fueron tomadas en el reóstato. Luego, graficamos “I” vs “1/R” y le aplicamos regresión lineal para obtener el valor de su pendiente. Dicha pendiente representa físicamente al voltaje.

“I” vs “1/R”

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.070

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

I vs 1/R

I vs 1/R

5) Calcule el porcentaje de error tomando como valor teórico el medido y como valor experimental el de la pendiente determinado en el punto anterior.

V teórico [V]=15; V experimental [V]=16,05

% error=|V teórico−V experimental|

V teórico∗100%=

|15 [V ]−16,05[V ]|15 [V ]

∗100%=¿ 7%

“Tabla de datos.”

“Regresión Lineal"

Pendiente: 16,05098855

I[A] R[Ω ]0,96 0,060,58 0,040,45 0,0280,33 0,0220,26 0,0180,22 0,0150,19 0,0130,18 0,012

6) Con los datos de la parte C, construya una grafica de voltaje (ordenada) contra corriente (abscisas). Interprete la curva. ¿Cómo puede explicar el comportamiento observado?

“V” vs “I”

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.80

20

40

60

80

100

120

V vs I

V vs I

INTERPRETACIÓN:

La gráfica “V” vs “I” para el inciso C de la experiencia describe una curva exponencial creciente, la cual evidencia que la resistencia de la bombilla varía drásticamente al ser sometida a distintos rangos de voltajes, “violando” así la Ley de Ohm. El anterior comportamiento es propio de los materiales no óhmicos o no lineales, los cuales no se encuentran regidos por la Ley de Ohm, y por lo tanto, la relación de corriente-voltaje que presentan no es lineal.

“Tabla de datos.”

V[Voltios] I[A]10 0,22

20,21 0,3030,08 0,37

40 0,4350,1 0,4960,2 0,5470 0,59

80,2 0,6490 0,68

100,2 0,72

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Tomando como referencia los conceptos básicos teóricos que soportan la correspondiente temática expuesta, y teniendo en cuenta que las diferencias porcentuales de error halladas mediante la comparación minuciosa de los valores experimentales obtenidos con respecto a los valores teóricos sugeridos por la experiencia de laboratorio resultan mínimas, corroboramos eficazmente la relación ideal existente entre el diferencial de potencial eléctrico, la intensidad de corriente eléctrica y la resistencia para aquello materiales que se rigen bajo la “Ley de Ohm”, además de cómo se comportan físicamente dichos factores cuando se analizan particularmente en materiales que no la obedecen propiamente. Por ello, damos constancia de que la realización de la práctica de laboratorio resulta satisfactoria en tanto que los argumentos metódicos, gráficos y textuales exhibidos en el presente informe van de acorde con el cometido que se pretendía alcanzar con la misma.

CONCLUSIONES

Basándose en los resultados obtenidos a partir del desarrollo de la presente experiencia y teniendo en cuenta las premisas físico – teóricas presentamos las siguientes conclusiones:

La intensidad de corriente I circulante en un material conductor es directamente proporcional al diferencial de potencial eléctrico V inducido a este e inversamente proporcional a la resistencia R que manifiesta los átomos que conforman al mismo.

En los materiales óhmicos la relación corriente-voltaje es lineal por lo cual su gráfica describe una línea recta que pone de manifiesto que la resistencia en general para dicha situación es constante.

En los materiales no óhmicos la relación corriente-voltaje no es lineal, por ello, su representación gráfica describe una curva exponencial que evidencia la variabilidad de la resistencia en general para dicho caso.

OBSERVACIONES

Durante la realización de la experiencia de dicha temática no se presentaron hechos o sucesos de gran relevancia que la comprometiera o perjudicara. Teniendo en cuenta que la práctica se llevó a cabo de manera idónea y organizada bajo la supervisión del docente, se garantiza un excelente desempeño en lo que concierne a la comprobación y soporte de los postulados físico-teóricos de la misma en el presente informe.

BIBLIOGRAFÍA

SERWAY, RAYMOND A. FÍSICA, TOMO II. EDITORIAL MCGRAW-HILL

SEARS, ZEMANSKY. FÍSICA VOLUMEN II. ED AGUILAR

JERRY D.WILSON “FISICA” EDITORIAL PEARSON EDUCACIÓN, SEGUNDA EDICIÓN