INFORME DE PRÁCTICO Nº 5

RESISTENCIA

DE UNA LÁMPARA

INCANDESCENTE

Karen Lucía Martínez

2do Física// Agosto 2014

OBJETIVO:

Analizar la relación entre V e i para un circuito donde existe una lámpara

y determinar el modo en que se modifica su resistencia eléctrica.

MATERIALES:

Fuente 9 V (C.C)

Resistor variable

Amperímetro

Voltímetro

Lámpara

Soporte y conexiones

CIRCUITO:

Obs.: Es importante indicar en qué valor de i se observa que la lámpara se enciende.

PROCEDIMIENTO:

Para estudiar la variación de la resistencia, R, con la temperatura, T,

realizamos un dispositivo experimental que se muestra en la foto. Consiste en

colocar la resistencia a estudiar en un medio líquido (agua), y medir la

temperatura del mismo, además de la intensidad de corriente y el voltaje

utilizado. Se repite el procedimiento conectando una resistencia de 47 ohm en

paralelo con la lámpara. En ambos casos luego de registrados los datos, se

realizan las operaciones correspondientes para calcular la resistencia que

presenta el circuito para cada lectura realizada.

Obs.: Durante las mediciones se tendrá especial atención a registrar cual es el voltaje del circuito en el instante que se enciende la lámpara.

Tabla de datosV (V) I(mA)0.2 480.4 1100.6 1200.8 1251.0 1301.2 1331.4 1381.6 1421.8 1492 1522.4 1612.8 1703.2 1803.6 1894.0 1994.4 2054.8 2125.2 2195.6 2256.0 2326.4 2406.8 2487.2 2527.6 2598.0 265

100 120 140 160 180 200 220 240 260 2800

1

2

3

4

5

6

7

8

9

f(x) = 9.69964625813964E-05 x² + 0.0129208937676701 x − 2.2705049330351R² = 0.999348988731586

f(x) = NaN x + NaNR² = 0

i(mA)

V(V)

Conectar una resistencia de 47 Ω en paralelo con la lámpara. Repetir el experimento y registrar datos.

V (V) I(mA)0.2 900.4 1200.6 1350.8 1451.0 1531.2 1621.4 1701.6 1831.8 1922 2032.4 2202.8 2353.2 2523.6 2704.0 2854.4 3004.8 3165.2 3305.6 3496.0 3626.4 3786.8 3927.2 4057.6 4208.0 435

100 150 200 250 300 350 400 450 5000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

f(x) = 0.0248743334058878 x − 2.97830916362845R² = 0.997954708615757

f(x) = 0R² = 0

Series2 Polynomial (Series2)Series4 Linear (Series4)

Para ambos casos, usar la ecuación R= Vi

para completar la tabla y trazar la gráfica R= f(V) para

la lámpara.

V(v) R(Ω) V´(v) R´(Ω)

0,2 0,00416667 0,2 0,00222222

0,4 0,00363636 0,4 0,00333333

0,6 0,005 0,6 0,00444444

0,8 0,0064 0,8 0,00551724

1 0,00769231 1 0,00653595

1,2 0,00902256 1,2 0,00740741

1,4 0,01014493 1,4 0,00823529

1,6 0,01126761 1,6 0,00874317

1,8 0,01208054 1,8 0,009375

2 0,01315789 2 0,00985222

2,4 0,01490683 2,4 0,01090909

2,8 0,01647059 2,8 0,01191489

3,2 0,01777778 3,2 0,01269841

3,6 0,01904762 3,6 0,01333333

4 0,0201005 4 0,01403509

4,4 0,02146341 4,4 0,01466667

4,8 0,02264151 4,8 0,01518987

5,2 0,02374429 5,2 0,01575758

5,6 0,02488889 5,6 0,01604585

6 0,02586207 6 0,01657459

6,4 0,02666667 6,4 0,01693122

6,8 0,02741935 6,8 0,01734694

7,2 0,02857143 7,2 0,01777778

7,6 0,02934363 7,6 0,01809524

8 0,03018868 8 0,0183908

Gráfica 1)-R: f (V)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

f(x) = 0.0000308537 x³ − 0.00064698 x² + 0.00676747 x + 0.00173347R² = 0.998521619558802

Series2Polynomial (Series2)

V(V)

R:f(V

)

Gráfica 2)-R´: f (V´)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

0.0020.0040.0060.008

0.010.0120.0140.0160.018

0.02

f(x) = − 0.00000727274 x⁴ + 0.000160801 x³ − 0.00138873 x² + 0.00671665 x + 0.000946447R² = 0.999703290082845

Series2Polynomial (Series2)

V´(V)

R´:f(V´)

Efecto de la temperatura sobre la resistencia

A medida que se aumenta la temperatura de un alambre metálico, los

átomos del metal comienzan a vibrar a mayor velocidad. Estas vibraciones

conducen a una mayor dispersión de electrones y por lo tanto llevan a un

aumento general en la resistencia. El enfriamiento de la temperatura ambiente

conduce a una disminución de las vibraciones atómicas y una disminución en la

resistencia.

El cambio en la resistencia con la temperatura puede ser calculada,

suponiendo una relación lineal. Se trata de una buena aproximación para la

mayoría de los metales y se puede utilizar la siguiente ecuación: R = R0 [(1 +

(alfa x dt)] R es la resistencia nueva (medida en ohmios) después del cambio

de temperatura, R0 es la resistencia ante el cambio de temperatura, alfa es el

coeficiente de temperatura de resistencia (la tasa de cambio de la resistencia

por grado) y dt es el cambio de temperatura.

La resistividad de los no metales disminuye al aumentar la temperatura,

según lo visto en Física 2, puesto que a temperaturas mayores, más electrones

son “arrancados” de los átomos y adquieren movilidad. Este mismo

comportamiento se presenta en los semiconductores.

La curva que presenta el comportamiento de V en función de I se llama curva característica del material y es de gran importancia práctica. La curva característica puede tomar las siguientes formas:

- Una recta (conductor óhmico), si la temperatura se mantiene constante dentro del conductor.

- Una curva, cuando el conductor se calienta por la acción de la corriente, lo que hace que se aparte de la ley de Ohm.

Conclusiones:

En la gráfica 1, en la serie 2, se observa claramente un comportamiento

no lineal, con lo que concluimos que no es válido aplicar la Ley de Ohm es este

circuito. Si esta ley hubiera sido aplicable, deberíamos haber obtenido una

recta cuya pendiente fuera la resistencia de la lamparita. Por su parte, para el

estudio de resistencias debe ser tenida en cuenta la variación de temperatura

del material.

Para intensidades superiores a 0,12 A (aproximadamente) la

representación gráfica corresponde una función exponencial, esto coincide con

el momento donde percibimos que la lamparilla empieza a encenderse. Se

deduce que a esa intensidad la temperatura del filamento aumenta

considerablemente y por esta razón la resistencia deja de presentar un

comportamiento lineal. Caso similar ocurre en el gráfico 2.

Bibliografía: