Como es la Ley de ohm

Estudio de la ley de Ohm en dos circuitos simples: ampolleta y resistencia

Fernanda Brito

Email: febrito@alumnos.uai.cl

Av.Padre Alberto Hurtado 750, Viña del Mar

Pablo Escanilla

Email: pescanilla@alumnos.uai.cl

Av.Padre Alberto Hurtado 750, Viña del Mar

Resumen

El análisis principal de este taller y su objetivo, es encontrar la relación entre la corriente eléctrica y el diferencial de potencial (voltaje) por medio de dos circuitos simples: resistencia  y una ampolleta. Para llevar a cabo este experimento en el primer circuito simple se midió de forma experimental el valor de la resistencia con dos Tester(multímetros), una fuente de poder, y un circuito con resistencia. Como el Voltaje depende de la corriente eléctrica, se hicieron 10 mediciones en donde fue variando el voltaje en la fuente de poder de 0,96 [v] a 9,16[v],  para obtener distintos valores de la corriente.  Para analizar si cumple una relación lineal el voltaje y la corriente eléctrica se realizó un gráfico por medio de Excel y se comprobó que si tienen una relación lineal que justamente tiene la ley de ohm, comprobando que tiene un comportamiento óhmico. En el caso de la ampolleta, se realizó las mismas mediciones pero en este caso de -5,1 [v] a 5,18[v], y se graficó al igual manera como en la resistencia y se llegó a la conclusión que la ampolleta  no tiene un comportamiento óhmico ya que no tiene una relación lineal entre el voltaje y la resistencia.

Introducción

Para estudiar el comportamiento óhmico se necesita la ley de Ohm, la ley que involucra: resistencia, intensidad de corriente y voltaje. Para este taller se utilizan dos circuitos simples: resistencia y ampolleta.

Para este taller se utilizaron distintas fórmulas y conceptos que se ve a continuación:

                                                                                                                              (1)[pic 2][pic 3]

Dónde: [pic 4]

La Intensidad de corriente

                                                                                                               (2)   donde: [pic 5][pic 6][pic 7]

La ley de ohm nos ayuda a determinar lo siguiente:

                                                                        [Ω]                            (3)     [pic 8][pic 9]

En el gráfico voltaje v/s corriente que cumple con la ley de ohm, luego de la adquisición de datos en los dos circuitos, se le aplica el ajuste lineal:

                                                                                                                          (4)[pic 10]

Reemplazando con la ley de ohm queda:

                                                                                                                          (5)[pic 11]

Por lo tanto, la pendiente corresponde:

                                                                         = resistencia [Ω]                                      (6)[pic 12][pic 13]

Cada fórmula, tiene un error correspondiente, en este taller son:

Error de (6):                            

   (7)      [pic 14]

Error de b:

(8)                                                               [pic 15]

Para obtener la comparación porcentual de la resistencia obtenida con el multímetro y el gráfico, se utiliza:

                                                               (9)[pic 16]

Y por último para saber cuan preciso fueros realizadas las mediciones para obtener la resistencia, se usa:

                                                                                                   (10)[pic 17]

Montaje  Experimental

Para poder realizar este experimento se utilizaron diversos materiales como el condensador de 2200[uF], protoboard, cables de conexión de caimán y punta, una resistencia de 150 kohm, voltímetro, fuente de poder a 5 volt (batería de este taller) y el multímetro que nos entrega el valor respectivo de cada voltaje en un tiempo respectivo, con la ayuda de un cronómetro), en los procesos de carga y descarga. Lo primero que se hace al realizar el taller es obtener de manera teórica el valor de Tau, que es el valor de la resistencia multiplicado por la constante del condensar. Al obtener este valor, lo que se necesita es comparar dicho valor con el experimental, entonces el primer paso que se debe hacer es prender la fuente de poder y se comienza a cargar el condensador desde 0 [volt]. Luego se conectan los cables del multímetro, que nos permitirá visualizar los valores de los respectivos voltajes. La forma de conectar los cables es: el cable rojo se conecta en el terminal positivo y el cable negro se conecta en el borne COM. Los extremos de estos cables se conectan a resistencias colocadas de tal forma que se crea un circuito en serie. La fuente se carga desde [volt] y se comienza a hacer mediciones en intervalos de tiempo, en este caso se hizo 22 sub-divisiones para 330 segundos con la ayuda de un cronómetro. Se escriben en la tabla cada intervalo y el valor respectivo de voltaje. Para el proceso de descarga, se desconecta la batería y se espera hasta que se descarga completamente. Se hace el mismo procedimiento con sub-divisiones de intervalos y anotando cada valor del voltaje respectivo. Luego, el valor del tiempo y el valor del voltaje se grafican por medio del programa EXCEL a través de un gráfico de dispersión. Para finalizar, se grafica en el eje de las coordenadas el  y en el eje de las abscisas el tiempo y se realiza al gráfico mínimos cuadrados a través de EXCEL.   [pic 18]

...