LABO DE FISICA FISICA

Obtener las gráficas voltaje-corriente de elementos resistivos.

Aprender a usar correctamente el Multímetro y el Voltímetro.

Observar las características de los elementos al pasar por ellos una determinada cantidad de corriente.

Conocer el manejo del osciloscopio como instrumento de medición.

Manejo del osciloscopio como graficador XY.

FUNDAMENTO TEÓRICO

Cuando se establece un campo eléctrico E en un conductor, las cargas q que en un principio se movían aleatoriamente realizan un movimiento neto en una dirección debido a la acción de la fuerza F_e, dada por:

F_e=qE , (1.1)

Esto produce un flujo de cargas conocido como corriente eléctrica I, la fuerza F_e hace que las cargas se muevan en la dirección de E si q es positiva y de -E si q es negativa, con una velocidad V_d, llamada velocidad de desplazamiento(alrededor de 〖10〗^(-4) m⁄s).

Entonces vemos que el campo E realiza trabajo al trasladar cargas dentro del conductor. La magnitud de este trabajo es distinta para cada tipo de material y depende de su estructura cristalográfica. En un conductor, estas cargas son electrones que en su desplazamiento chocan con los iones del material donde se libera energía. Esto produce el calentamiento del conductor, lo que se denomina Efecto Joule. Para distintos tipos de materiales los portadores de cargas son:

En conductores: electrones.

En gases y soluciones iónicas: electrones e iones positivos.

En semiconductores: espacios libres en la estructura atómica, “vacantes”.

La corriente en un material se puede expresar como:

I=nq|V_d |A , (1.2)

Donde:

n: Números de portadores de carga por unidad de volumen.

q: Carga unitaria.

V_d: Modulo de la velocidad de desplazamiento.

A: Sección transversal del conductor.

Luego se define la densidad de corriente J, como el vector:

J=nq|V_d | , (1.3)

De (1.1) vemos que V_d depende del valor del campo E, la relación entre J y E se expresa como:

E=ρJ , (1.4)

Donde  se define como la resistividad del material, en general la resistividad es función de la temperatura y de la geometría del material. La ley de Ohm establece la proporcionalidad directa entre las magnitudes de E y J (Ley de Ohm microscópica) solo para ciertos materiales. Si tomamos la sección transversal A de un conductor de longitud L (como el de la figura 2), al establecer una diferencia de potencial V>0 entre los puntos a y b, entonces V=|E|L. Producto de esto se crea una corriente dada por:

I=|J|A

Al reemplazar esto en (1.4) se obtiene:

V/L=ρ(I/A)  V=(ρL/A)I , (1.5)

Para todo material se define la resistencia R como la relación:

R=V/I , (1.6)

En la que las cantidades que intervienen se toman expresadas por las unidades practicas respectivas que son la tensión o diferencia de potencial V, en voltios; la intensidad de corriente I en amperios y la resistencia eléctrica R en ohm u ohmios. Se abrevian V, A, respectivamente.

Por lo tanto para un material óhmico, de (1.4) y (1.6):

R=ρ L/A , (1.7)

Ya que, L, A siempre son constantes para este tipo de material, entonces la resistencia siempre es la misma para un material óhmico, de (1.6) este tipo si se graficara I vs.V se obtendría una recta de pendiente m=R^(-1) que pasa por el origen. A la gráfica de una función: I=f(V) para un cierto material, se le denomina curva característica del material, en general pueden haber relaciones más complejas entre I y V como en diodo semiconductor.

RESISTORES

Son dispositivos electrónicos que poseen un valor específico de resistencia. Según el material del cual están hechos se clasifican en:

RESISTORES DE ALAMBRE: Reconstruyen enrollando alambre de nicromo alrededor de un núcleo aislante.

RESISTORES DE CARBÓN: Se construyen de carbón o de grafito granulado que

...