laboratorio nº 3 voltaje corriente

7/31/2019 LABORATORIO N 3 VOLTAJE CORRIENTE

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Universidad Nacional de Ingeniera

Facultad de Ingeniera Qumica y Textil

Laboratorio N 3 Curvas caractersticas Voltaje - corriente Pgina 1

CURVAS CARACTERISTICAS VOLTAJE - CORRIENTE

1. OBJETIVOS:

Realizar la medicin de voltaje y corriente a travs de distintos elementos

resistivos, para as obtener las graficas corriente - voltaje de estos elementos y

estudiar sus caractersticas.

Comprobar si los elementos resistivos cumplen con la ley de Ohm.

2. FUNDAMENTO TEORICO

Corriente elctrica

La corriente o intensidad elctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que

recorre un material. Se debe al movimiento de los electrones en el interior del material.

En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre

segundo), unidad que se denomina amperio. El instrumento usado para medir la

intensidad de la corriente elctrica es el galvanmetro que, calibrado en amperios, se

llama ampermetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea

medir.

Conduccin elctrica

Un material conductorposee gran cantidad de electrones libres, por lo que es posible

el paso de la electricidad a travs del mismo. Los electrones libres, aunque existen en

el material, no se puede decir que pertenezcan a algn tomo determinado.

Una corriente de electricidad existe en un lugar cuando una carga neta se transporta

desde ese lugar a otro en dicha regin. Supongamos que la carga se mueve a travs

de un alambre. Si la carga q se transporta a travs de una seccin transversal dada

del alambre, en un tiempo t, entonces la intensidad de corriente I, a travs del alambre

es:
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Aqu q est dada en culombios, t en segundos, e I en amperios. Por lo cual, la

equivalencia es:

Si la intensidad permanece constante, en cuyo caso se denota Im, utilizando

incrementos finitos de tiempo se puede definir como:

Si la intensidad es variable la frmula anterior da el valor medio de la intensidad en el

intervalo de tiempo considerado.

Resistencia

La resistencia elctrica de un objeto es una medida de su oposicin al paso de

corriente. La resistencia de cualquier objeto depende nicamente de su geometra y de

su resistividad, por geometra se entiende a la longitud y el rea del objeto mientras

que la resistividad es un parmetro que depende del material del objeto y de la

temperatura a la cual se encuentra sometido. Esto significa que, dada una temperatura

y un material, la resistencia es un valor que se mantendr constante. Adems, de

acuerdo con la ley de Ohm establece que la intensidad elctrica que circula entre dos

puntos de un circuito elctrico es directamente proporcional a la tensin elctrica entre

dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos

magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia elctrica, que es

inversa a la resistencia elctrica.

La ecuacin matemtica que describe esta relacin es:

Donde, Ies la corriente que pasa a travs del objeto en amperios,Ves la diferencia de

potencial de las terminales del objeto en voltios,Ges la conductancia en siemens y R

es la resistencia en ohmios ().
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DIODO

Un diodo es un componente electrnico de dos terminales

que permite la circulacin de la corriente elctrica a travsde l en un solo sentido. Este trmino generalmente se

usa para referirse al diodo semiconductor, el ms comn

en la actualidad; consta de una pieza de cristal

semiconductor conectada a dos terminales elctricos. El

diodo de vaco (que actualmente ya no se usa, excepto

para tecnologas de alta potencia) es un tubo de vaco con

dos electrodos: una lmina como nodo, y un ctodo.

De forma simplificada, la curva caracterstica de un diodo (I-V) consta de dos regiones:

por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no

conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia elctrica

muy pequea. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores,

ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier seal, como

paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Como se puede

apreciar en la figura 2.c: I aumenta de forma exponencial con el incremento de V; para

potenciales negativos, la corriente es extremadamente pequea. As, una diferencia de

potencial positiva V ocasiona que la corriente fluya en la direccin positiva, pero una

diferencia de potencial negativa origina poca o ninguna corriente.

Resistores

Son dispositivos electrnicos que poseen un valor especfico de resistencia. Segn el

material del cual estn hechos pueden ser:

Resistores de alambre: alambre de nicromo enrollado alrededor de un ncleo

aislante.

Resistores de carbn: Se construyen de carbn o de grafito granulado que se

encierra en un tubo de plstico endurecido.

Adems existen resistores que pueden varan el valor de su resistencia, estos se

denominan resistencia variable.

Potencimetro: cuando se conecta en serie a un circuito elctrico, mediante

este es posible regular el voltaje.

Restato: Se conecta en paralelo a un circuito elctrico de tal manera que

regula la corriente que pasa por l.


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3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y DATOS OBTENIDOS

3.1. Equipos y materiales:

Una fuente de corriente continua (6V)

Un restato que es utilizado como potencimetro

Un ampermetro de 0 1 A

Un voltmetro de 0 10 V

Una caja con tres elementos y dos resistencias de valores dados

Ocho cables

Un transformador 220/6V, 60 Hz

3.2. Procedimiento experimental

Determinacin de las curvas corriente voltaje usando voltmetro y ampermetro

Identifique en la caja de cinco elementos, los elementos incgnita cuyas curvas

caractersticas nos proponemos investigar: E1, E2 Y E3. Observe tambin que hay

una resistencia de 1

y una de 100 . En

esta primera parte se

usaran solo E1, E2 Y

E3.

Arme el circuito como

se muestra en la figura

y regulando la fuente

para que entregue 6V.

Gire el cursor del restato a fin de que el voltaje medido sea nulo.

Conecte los puntos a y b a la lmpara E1 a fin de averiguar el comportamiento

de la resistencia de su filamento.

Varia el cursor del restato para medir la intensidad de corriente que circula por el

filamento del foquito cuando la diferencia de potencial va de 0 a 6V.

Repetir los pasos anteriores para la resistencia de carbn (E2)

Repita los pasos 4 y 5 para el diodo (E3) pero teniendo cuidado de no pasar de

0.9, ya que el diodo se quema. Obtener los datos de voltaje para corriente que

varan de 0.01 hasta 0.9 A.


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3.3. Datos obtenidos:

Elemento: FOCO

Voltaje Aplicado(En Voltios)

Corriente(En Amperios)

0.0 0.00

1.0 0.11

2.0 0.16

2.5 0.18

3.0 0.203.5 0.21

4.0 0.23

4.5 0.25

5.0 0.26

6.0 0.29

Elemento: RESISTENCIA



0.0 0.00

1.0 0.02

2.0 0.04

2.5 0.05

3.0 0.063.5 0.07

4.0 0.08

4.5 0.09

5.0 0.10

6.0 0.13

Elemento: DIODO



0.550 0.01

0.600 0.02

0.630 0.04

0.650 0.06

0.680 0.080.700 0.10

0.750 0.20

0.775 0.30

0.800 0.60

0.825 0.90


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4. CALCULOS Y ERRORES

Mediante el ajuste de mnimos cuadrados determinamos la ecuacin lineal de ajuste

de Voltaje Corriente: I = a (V) + b.

Donde a es la pendiente de la recta, m = 1/R

Para el foco

N X Y XY x^2

1 0 0 0 0

2 1 0,11 0,11 1

3 2 0,16 0,32 4

4 2,5 0,18 0,45 6,25

5 3 0,2 0,6 9

6 3,5 0,21 0,735 12,25

7 4 0,23 0,92 16

8 4,5 0,25 1,125 20,25

9 5 0,26 1,3 25

10 6 0,29 1,74 36

SUMA 31,5 1,89 7,3 129,75

a = ((10x7.3) (31.5x1.89))/(10x129,75)-(31.5x31.5) = 13.465 / 305.25 = 0.0441

b = ((1.89) (0.0441x31.5))/10 = -0.001835 = 0.05


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Para la resistencia

N V I VI V^2

1 0,0 0,00 0,00 0,00

2 1,0 0,02 0,02 1,00

3 2,0 0,04 0,08 4,00

4 2,5 0,05 0,125 6,25

5 3,0 0,06 0,18 9,00

6 3,5 0,07 0,245 12,25

7 4,0 0,08 0,32 16,00

8 4,5 0,09 0,405 20,25

9 5,0 0,10 0,50 25,00

10 6.0 0,13 0,78 36,00

SUMA 31,5 0,64 2,655 129,75

a = ((10x2.655) (31.5x0.64))/(10x129,75)-(31.5x31.5) = 6.39 / 305.25 = 0.0209

b = ((0.64) (0.0209x31.5))/10 = -0.001835 = - 0.0018


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Para el diodo

El modelo matemtico ms empleado es el de Shockley (en honor a William Bradford

Shockley) que permite aproximar el comportamiento del diodo en la mayora de lasaplicaciones. La ecuacin que liga la intensidad de corriente y la diferencia depotencial es:

Donde:

Ies la intensidad de la corriente que atraviesa el diodo VDes la diferencia de tensin entre sus extremos.

IS

es la corriente de saturacin (aproximadamente ) n es el coeficiente de emisin, dependiente del proceso de fabricacin del

diodo y que suele adoptar valores entre 1 (para el germanio) y del orden de 2(para el silicio).

El Voltaje trmico VT es aproximadamente 25.85mV en 300K, una temperaturacercana a la temperatura ambiente. Para cada temperatura existe unaconstante conocida definida por:

con y .

Para voltajes pequeos en la regin de polarizacin directa, se puede eliminar el -1de la ecuacin, quedando como resultado:

Se observa claramente que la ecuacin tiene la forma I = a e V/b, tomando logaritmo

neperiano para obtener los coeficiente a y b, la expresin quedara Ln(I) = V/b + Ln (a)

Que vendra a ser la ecuacin de una recta

V(Voltios) I (Amperios) Ln (I)

0,55 0,01 -4,605170190,6 0,02 -3,91202301

0,63 0,04 -3,21887582

0,65 0,06 -2,81341072

0,68 0,08 -2,52572864

0,7 0,1 -2,30258509

0,75 0,2 -1,60943791

0,775 0,3 -1,2039728

0,8 0,6 -0,51082562

0,825 0,9-0,10536052
http://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockleyhttp://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockleyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Germaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Siliciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Germaniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockleyhttp://es.wikipedia.org/wiki/William_Bradford_Shockley


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De la ecuacin obtenemos que 1/b = 15.865 por lo tanto b = 0.0630 y a = e-13.322 =

1.6381x10-6. El comportamiento del diodo estara dado por la expresin:

I = 1.638x10-6(eV/0.0630)

Comparando esta ecuacin con la ecuacin del comportamiento de un diodo ideal

tendramos lo siguiente:

T = 27 C, IS = 1.2x10-11A, n = 1 nos quedara la expresin:

(Ecuacin del comportamiento ideal del diodo)

I = 1.2x10-12(eV/0.026 -1)


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Bibliografa

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

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

http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/diodo.htm

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

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema3/Paginas/Pagina6.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema3/Paginas/Pagina4.htm
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