El concepto de la relación de valores en la ley de Оhm

Metodología:

A- Teoría:

a. Resumen:

Cuando un voltaje o diferencia de potencial (V) es aplicado a través de un material, se encuentre que la corriente (I) en el material es proporcional al voltaje (V). I V. La resistencia R del material se define como la razón del voltaje aplicado y la corriente resultante, que es, R = V / I, esta es la definición de resistencia eléctrica. Para muchos materiales, la resistencia es constante, o al menos aproximadamente constante para un rango de voltajes y temperatura. Un resistor que tiene resistencia constante, se dice que obedece la ley de Ohm o que es óhmica. De la ecuación R = V/I vemos que la unidad de resistencia es V/A. Sin embargo, a esa combinación de unidades se le llama ohm ( ) en honor a George Ohm. Para evitar confusiones, en lugar de abreviar la unidad como ohm. Se abrevia con la letra mayúscula griega omega ().

Una gráfica de Voltaje versus Corriente V vs I para una resistencia óhmica es una línea recta. A los materiales que no obedecen a la Ley de Ohm se dice de ellos que son no óhmicos y que tienen una relación voltaje-corriente que no es lineal. Los semi-conductores y transistores son materiales no óhmicos.

Es práctica común escribir la Ley de Ohm V = IR, donde se entiende que R es independiente de voltaje. La ley de Ohm no es una ley fundamental de la naturaleza, pues se cumple bajo ciertas condiciones. Una ley universal es, ejemplo, la ley de gravitación universal de Newton. No se puede asegurar que los materiales deben tener resistencias constantes bajo cualquier condición.

Para entender las relaciones de las cantidades en la ley de Ohm se usa a menudo una analogía con un circuito líquido. Recuerde que esta analogía es solo para ilustrar porque aunque se comparen, la realidad es que hay mucha diferencia física entre los circuitos eléctricos y los líquidos.

En un circuito líquido, la fuerza para mover el líquido la suple la bomba. La razón de flujo del liquido depende de la resistencia a fluir (debido aobstrucciones parciales en el tubo del circuito) a mayor resistencia menos liquido fluye. Análogamente, en un circuito eléctrico la fuente de voltaje (“powersupply”) suministra el voltaje, la diferencia en potencial para el flujo de carga y la magnitud de la corriente es determinada por la resistencia en el circuito para un voltaje dado. Para un voltaje dado, a mayor resistencia R, menor la corriente a través de la resistencia, como puede verse en la ley de Ohm, I = V/R. Note que la fuente de voltaje suple un aumento en voltaje que es igual a la caída en voltaje a través de la resistencia y está dada por V =IR.

En un circuito eléctrico con dos o más resistencias y una fuente de voltaje simple, la ley de Ohm puede aplicarse al circuito entero ó a solo una porción del circuito. Cuando aplicado al circuito entero, el voltaje es el voltaje de entrada al terminal que suple la fuente de voltaje (Vt) y la resistencia es la resistencia total del circuito (Rt). En el caso de aplicar la ley de Ohm a una porción en particular del circuito, las caídas individuales de voltajes, corrientes y resistencias son usadas para esa parte del circuito.

Considere ahora el diagrama del circuito en serie.

Figura 1 Diagrama del circuito. El voltímetro se conecta en paralelo a la resistencia fija Rs y al amperímetro (A) en serie y Rh es el reóstato o resistencia variable.

El voltaje aplicado es suministrado por la fuente de voltaje. Rh es un reóstato, una resistencia variable que permite que el voltaje a través de la resistencia Rs(cajita) se varíe. (A veces a esta combinación se le llama un divisor de voltaje porque divide el voltaje aplicado a través de ella misma y de la Rs). Un amperímetro mide la corriente que pasa por la Rs, y un voltímetro registra la caída en voltaje a través de la resistencia Rs y el amperímetro. S es el

interruptor (switch) para abrir y cerrar el circuito (activar y desactivar o prender y apagar)

Cualquier componente en el circuito que no genera o suple voltaje actúa como una resistencia en el circuito. Esto aplica para los cables, el amperímetro y el voltímetro. Sin embargo, los cables metálicos que conectan y el amperímetro tienen o poseen resistencias bien bajitas (despreciables) así que ellos no afectan grandemente la corriente. También un voltímetro tiene una resistencia bien alta, de manera que es pequeña la corriente que pasa a través de él. Por tanto, para buenas aproximaciones el amperímetro registra la corriente en el circuito y el voltímetro lee la caída en voltaje a través de la resistencia. Y esas aproximaciones son adecuadas para la mayoría de las aplicaciones prácticas.

Aplicando la Ley de Ohm a la porción del circuito con Rs solamente, tenemos que: Vs = I Rs, donde Vs y I son las lecturas del voltímetro y el amperímetro respectivamente. Note que la misma corriente I fluye a través del Reóstato Rh y la resistencia Rs La caída en voltaje en Rh es: Vh= I Rh. Para aplicar la Ley de Ohm a todo el circuito usamos el hecho de que el alza en voltaje aplicado o el “terminal Voltaje” Vt de la fuente debe ser igual a la suma de la caída en voltaje de los componentes individuales en el circuito.

V t = Vh+Vsó V t=IR h + IRs ó V t =I(Rh +Rs)

También se puede expresar como:

I = V t / (Rh +Rs)

De la ecuación anterior vemos que para una resistencia Rs constante, la corriente I a través de la resistencia y por lo tanto la caída en voltaje Vs, pueden ser variadas variando la resistencia del reóstato Rh (Vt constante). De forma similar, el voltaje Vs se puede mantener constante cuando Rs se varía mediante el ajuste de Rh.

b. Formulas básicas de los principios generales:

R = V / I

V = IR

V t = Vh+Vsó V t=IR h + IRs ó V t =I(Rh +Rs)

I = V t / (Rh +Rs)

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A

B- Procedimiento:

a. Fotos:

b. Listado de equipo a usarse:

• 1 Amperímetro.

• 1 Voltímetro.

• 1 Reóstato (≈200Ω).

• 2 Cajas de resistencias fijas (100 Ω y 1K Ω).

• 1 Fuente de voltaje directo 3V (“powersupply”).

• 1 Juego (“set”) de cables conductores.

• 2 Hojas de graficas.

c. Pasos del procedimiento:

1. Sin conectar nada a la fuente de voltaje (powersupply) prenda la fuente por el interruptor y coloque la fuente en un voltaje bajo de 3.0 Voltios. Asegúrese que tiene corriente directa DC. Y anote este voltaje de 3.0 V en la Tabla provista

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