8/16/2019 Marco Teórico. Lab 10 Ley de Ohm

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1.   Titulo:

Ley de Ohm

2.   Objetivos

Determinar la relación entre el potencial V y la corriente I.

Calcular la intensidad y resistencia totales en un circuito en serie.

Calcular la intensidad y resistencia totales en un circuito en paralelo.

Indagar que sucede cuando se conectan dos lámparas en serie.

3.   Marco Teórico

Si a un pedazo de alambre metálico a temperatura constante le aplicamosdiferentes voltajes obtenemos que pasan diferentes corrientes por el alambre; alhacer la gráfica del voltaje aplicado contra la corriente obtenida resulta una recta;esto significa que el alambre metálico tiene una resistencia constante y que esindependiente del voltaje que se le aplique. Este resultado experimental, que esválido únicamente para los metales, se conoce como ley de Ohm. la ley de Ohmse expresa mediante la siguiente ecuación:

 E  =  σ  J,   (3.13)

donde    E   es el campo eléctrico y    J   es la densidad de corriente, un conductorobedece la ley de Ohm cuando   σ   es independiente de    E   y    J , el equivalentemacroscópico de la ecuación 3.13 es

V    = IR,   (3.14)

donde  V   es el voltaje aplicado,  I  es la corriente obtenida y  R  es la resistencia delconductor R.

El principio de conservación de la enerǵıa y el de la conservación de la carga sepueden formular de una forma practica para la solución de circuitos. las dos leyesde Kirchhoff se basan en estos principios y las podemos enunciar de la manerasiguiente:

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Primera ley de Kirchhoff. Para cualquier nodo de un circuito la suma algebraica 

de las corrientes debe ser cero.

N 

n=1

I n = 0 (3.15)

Esta ley se basa en el principio de conservación de la carga, ya que en ningúnpunto del circuito se puede crear ni destruir.

Segunda ley de Kirchhoff. La suma algebraica de los cambios de potencial en el 

recorrido de cualquier malla de un circuito es cero

N 

n=1

V  n = 0 (3.16)

Esta ley se basa en el principio de conservación de la enerǵıa, ya que de no seraśı una resistencia podŕıa disipar cantidades de energı́a indeterminadas que la femno suministraŕıa .

Resistencias en serie . Se dice que dos o más resistencias están en serie cuando seconectan de forma tal que sólo hay una trayectoria de conducción entre ellas, esdecir, que la corriente que pasa por ellas es la misma. Si tenemos tres resistenciasR1,   R2   y   R3   conectadas en serie, la resistencia equivalente   R   de estas tresresistencias se obtiene como:

R =  R1 + R2 + R3   (3.17)

Resistencias en paralelo. Cuando varias resistencias se conectan de forma tal, que

la diferencia de potencial que se les aplica es la misma para todas, se tiene unacombinación en paralelo. Si tenemos tres resistencias  R1,  R2  y  R3  conectadas enparalelo, la resistencia equivalente  R de estas tres resistencias se obtiene como:

1

R =

  1

R1+

  1

R2+

  1

R3(3.18)

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4.   Materiales, equipos e insumos:

Equipos

1. Amp erı́metro

1. Voltı́metros

1. Fuente de Alimentación

1. ProtBoard

Materiales2. Bombillas

6. Bananas

3. Resistencias

5.   Procedimiento

Figura 3.9: Montaje para el estudio de la ley de ohm

PARTE A (Relación entre la tensión y la intensidad)

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1 Realizar el montaje de la Figura  3.10; utilizando inicialmente la resistenciade 47Ω (designada como  R1  en la Tabla 3.8).

Figura 3.10: Relación entre la intensidad y la corriente

2 Encienda la fuente de alimentación e inicie con 0 V aumente la tensión aincrementos de 2 V. Mida la respectiva intensidad y registre sus valores enla Tabla 3.8.

3 Regrese la tensíon a 0 V y remplace R1 de 47Ω con la resistencia R2 de 100Ω.

4 Nuevamente aumente la tensíon en incrementos de 2 V, mida la respectivaintensidad y reǵıstrela en la Tabla  3.8.

5 Apague la fuente de alimentación y cuidadosamente conecte al circuito, unalámpara en lugar de la resistencia.

6 Incremente el valor de la tensión en incrementos de 2 V iniciando en 0 V,

mida y registre los valores de intensidad en la Tabla  3.9.7 Observe el brillo de la lámpara durante el experimento y anótelo.

PARTE B (Conexión en serie de dos lámparas)

1 Realizar el montaje de la Figura 3.11.

2 Fije en 4 V la tensión directa de la fuente de alimentación y anote laluminosidad de la lámpara.

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Figura 3.11: Conexión en serie de dos lámparas parte 1

3 Reemplace el alambre en bloque de conexión 1 con la segunda lámpara

Observe la luminosidad de las dos lámparas y compárela con la luminosidad

previa de una lámpara.

4 Monte el experimento de la Figura 3.12 utilizando inicialmente la resistencia

R1  de 47Ω.

Figura 3.12: Conexión en serie de dos lámparas parte 2

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5 Encienda la fuente de alimentación y fije el voltaje en 9 V, medir la intensidad

y tomar nota de este valor.

6 Remplace la resistencia R1  con la resistencia  R2  de 100Ω.

7 Encienda la fuente de alimentación y fije el voltaje en 9 V, medir la intensidad

y tomar nota de este valor.

8 Remplace el bloque de conexíon 1 con la resistencia  R1  y encienda la fuente

de alimentación, fije el voltaje en 9 V y mida la intensidad ,anotar este valor.

9 Cambie la conexíon a la mostrada en la Figura   3.13, encienda la fuente de

alimentación y fije un voltaje de 10 V.

10 Realice sucesivas mediciones de la intensidad antes de  R1, entre  R1   y  R2   y,

después de  R2  y anote sus medidas.

Figura 3.13: Conexión en serie de dos lámparas parte 3

PARTE C (Cálculo de la intensidad total y resistencia total de uncircuito en paralelo)

1 Realice el montaje de la figura 6 encienda la fuente de alimentación y fije la

tensión en 8 V.

2 Mida la intensidad en la parte no ramificada del circuito y reǵıtrela en la

Tabla 3.10.

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Figura 3.14: Conexión en paralelo

3 Retire el alambre en bloque de conexión 1 y ponga el ampeŕımetro en sulugar. Mida la intensidad parcial  I 1  y anótela.

4 Retire el alambre en bloque de conexión 2 y ponga el ampeŕımetro en su

lugar. Mida la intensidad parcial  I 2  y anótela.

1 Gráficar los valores medidos de la Tabla 3.8  para los componentes R1  y R2.

2 ¿Qué conjeturas haŕıa sobre la probable relación entre la intensidad   I   yla tensión   U   para cada componente?.Verifique su hipótesis calculando elcociente de U/I  a partir de las mediciones y registre los valores en la columna3 de la Tabla 3.8.

3 ¿Qué se evidencia de los resultados?

4 Calcule los valores promedio de U/I   para  R1  y  R2  y, compare estos con los

valores impresos en los componentes usados en el experimento. ¿Por qué estosvalores se desv́ıan uno del otro?.

5 Realizar un gráfico a partir de las mediciones de U e I para la l ámpara Tabla3.9.

6 Calcule los cocientes U/I para la Tabla 3.9  y reǵıstrelos en la columna 3

6 Con los resultados obtenidos en las preguntas 5 y 6. ¿La ley de Ohm tambiénse aplica a la lámpara? ¿Por qué o porque no?

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7 Explique su observación en la parte B del experimento.

8 Calcule los valores para las resistencias   R1   y   R2, tanto como para laresistencia  RT , para la conexión en serie de los componentes y reǵıtre losvalores en la ultima columna de la Tabla  3.10.

9 Considerando los posibles errores de medicíon en mente, ¿Qué relacióngeneral puede usted ver entre la resistencia total  RT    y los valores de lasresistencias parciales?. Explique esta relación y escriba una ecuación para

expresarla.10 A partir de la Tabla 3.11 se evidencia alguna relación general. Explique esta

relación y escriba una ecuación que la exprese.

11 Utilizando las medidas de la Tabla 3.11 complete la Tabla 3.12.

12 A partir de los valores recı́procos de la Tabla 3.12 se evidencia una relacióngeneral. Explique esta relación y escriba una ecuación que la exprese.

6.   Nivel de riego

Nivel 1 (Bajo)

7.   AnexosCuestionario

a ) Demuestre las ecuaciones 3.17 y  3.18

b) Obtener la ecuación 3.14 a partir de la ecuación 3.13

U (V )  I (A)   U/I (Ω)

R1   R2   R1   R202

468

10

Tabla 3.8: Relación entre corriente y tensión

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U (V )   I (A)   U/I (Ω)

02468

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Tabla 3.9: Relación entre la corriente y la tensión

Resistencias en el circuito   U (V )   I (A)   R(Ω)R1  (valor nominal = 47Ω)R2  (valor nominal = 100Ω)

R1  y R2  en serie

Tabla 3.10: Conexión en serie

U (V )   I T (mA)   I 1(mA)   I 2(A)8

Tabla 3.11: Conexión en paralelo

RT (Ω)   R1(Ω)   R2(Ω) 1/RT (Ω−1) 1/R1(Ω

−1) 1/R2(Ω−1

Tabla 3.12: Conexión en paralelo

Preguntas de control

a ) ¿Obedecen las lámparas la ley de Ohm?

b) Cual es la relación entre la resistencia total y las resistencias