Curvas Caracteristicas

Trabajo Práctico de Física Nº 1

Síntesis:

En este trabajo práctico hemos estudiado el comportamiento de dos elementos eléctricos: una lamparita y una resistencia, con el fin de averiguar si estos cumplen con la Ley de Ohm. Para ello medimos la diferencia de potencial y la intensidad de corriente en cada uno de los circuitos. Concluimos al finalizar la experiencia que sólo la resistencia es óhmica y que ambos elementos se comportan de igual manera para valores positivos y negativos de i y ddp.

Introducción

El objetivo del presente trabajo práctico es caracterizar distintos componentes incógnita en un circuito de corriente continua mediante el análisis de sus curvas características, representadas por el gráfico de diferencia de potencial (ddp) en función de la intensidad de corriente (i). Para lograr este objetivo contamos con un circuito, el cual deberemos armar previamente, que nos permitirá la medición de la intensidad de corriente y de la diferencia de potencial sobre el componente de estudio, en este caso el elemento desconocido. Para armar el circuito dispondremos de cables y conectores banana.

Procedimiento Experimental

El circuito que utilizamos en el trabajo práctico (figura I) consta a su vez de ciertos elementos: por un lado, una fuente de tensión continua que sostiene una diferencia de potencial permanente sin importar si se establece o no corriente en el circuito. La fuente, de 4,5 V, mantiene esta ddp constante en el tiempo. Por otro lado, conectado en paralelo a la misma encontraremos un reóstato cuya función será variar la diferencia de potencial aplicada al elemento incógnita. Además, incluiremos dos instrumentos de medición (multímetros) que se incorporarán al circuito con el objetivo de poder cuantificar las dos magnitudes que se presentan en este trabajo: la intensidad de corriente, medida a través del amperímetro; y la diferencia de potencial, medida a través de un voltímetro.

La experiencia se detallará a continuación:

Comenzamos primero conectando el amperímetro en serie al circuito para medir así la intensidad de corriente. La perilla del aparato marcará 200 mA durante toda la experiencia, ya que no hay necesidad de cambiar su alcance. Luego, se ubica el elemento incógnita, al cual conectamos en paralelo el voltímetro para así medir la diferencia de potencial después del paso de la corriente por los extremos del elemento. Este instrumento de medición ejerce una resistencia muy grande al paso de corriente, para que permita la mínima circulación de corriente y así la intensidad de corriente eléctrica no se ramifique. Cabe agregar que lo dejamos en la escala mínima, y a medida que aumentaba la cantidad de V que marcaba, íbamos girando la perilla para aumentar el alcance.

Una vez hecho esto, sin encender la fuente medimos los valores que marcaban el amperímetro y el voltímetro. El valor indicado por ambos fue 0 A y 0 V. Luego, hicimos varias mediciones con el objetivo de obtener la curva característica de cada elemento. Colocamos el cursor del reóstato en la posición en la cual se aplica la minima diferencia de potencial al elemento incógnita, y en la posición en la cual se aplica la mayor ddp. Allí recién encendimos la fuente. Luego, tomando esas dos medidas, las restamos entre sí y al resultado lo dividimos por 10. Iremos sumando lo que nos dio a todas nuestras mediciones. Debemos hacerlo para que las mediciones no queden juntas ya que el reóstato no es lineal (a medida que avanzamos, las variables aumentan más para una misma medida de longitud).

Una vez encendida la fuente, iremos desplazando el cursor del reóstato, tomando mediciones de ddp y corriente para cada posición, confeccionando así una tabla con las magnitudes medidas (en este caso medimos 10 valores).

Luego, invertimos la conexión del elemento incógnita y volvimos a medir diez veces lo mismo. Después de anotar los valores cambiamos el componente incógnita y realizamos todo el procedimiento por segunda vez. En total hicimos veinte mediciones para cada elemento incógnita, diez de diferencia de potencial y diez de corriente, que luego fueron volcadas a dos tablas y, a partir de ellas, confeccionamos dos gráficos para observar las características de los elementos en cuestión. Además, hicimos una medición inicial con la fuente apagada para comprobar que no haya habido corriente ni ddp.

Determinación de incertezas asociadas a nuestras magnitudes

Para calcular las incertezas consideramos la menor división de los instrumentos utilizados (amperímetro y vatímetro) y las escalas utilizadas (mA y mV).

Para la ddp consideramos: 0.01 V, y para la intensidad: 0.01 A.

Resultados y análisis

Elemento incógnita Nº 1

Intensidad de corriente (A) Incerteza de i (A) Ddp (V) Incerteza de ddp (V)

0.0017

± 0.01 0.082

±0.01

0.0083 0.394

0.0148 0.707

0.0216 0.103

0.0283 1.348

0.0345 1.641

0.0416 1.978

0.0483 2.280

0.0555 2.620

0.0666 3.150

Tabla 1: medición del primer elemento incógnita, medida en 1° sentido de corriente

Intensidad de corriente (A) Incerteza de i (A) Ddp (V) Incerteza de ddp (V)

-0.0017

±0.01 -0.082

±0.01

-0.0083 -0.394

-0.0148 -0.707

-0.0216 -0.103

...