LABORATORIO NO. 4– LEY DE OHM

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

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LABORATORIO NO. 4– LEY DE OHM

CONTRERAS COLÓN RAFAEL EDUARDO

FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA – GRUPO 1A

Ph.D. JAIRO PLAZA CASTILLO

25 DE JULIO DE 2020

BARRANQUILLA- ATLÁNTICO

Laboratorio No. 4 – Ley de Ohm

Al evaluar la corriente de un circuito compuesto por una fuente y una resistencia, se establece que ésta depende de la diferencia de potencial y de la resistencia, conclusión a la que llegó el físico Georg Simon Ohm, en la que finalmente plantea que I = ΔV / R. Esta ley tiene validez en tanto que el material que compone la resistencia no cambie su resistividad por efecto de las diferencias de potenciales que se le apliquen, a estos materiales se les llama óhmicos y a este grupo pertenecen una gran cantidad de materiales como las cerámicas, se excluyen de este grupo los semiconductores y superconductores. También se debe revisar el hecho de que la resistencia de un cuerpo depende del material que lo constituye y de su geometría: específicamente de la resistividad (ρ), del área (A) que atraviesa la corriente y la longitud (l) que deban recorrer los electrones en el material. En términos generales, la resistencia de un cuerpo está definido por la relación.

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Figura 1. En el diagrama, entre las caras A1 y A2 se establece la diferencia de potencial que hará circular la corriente a lo largo de l. En este caso particular, las áreas tienen el mismo espesor (d), mientras que su ancho (W)  cambia.

Para trabajar el tema de la Ley de Ohm se recurre a páginas que simulan estos procesos, por ejemplo la página PHET – Simulaciones Interactivas de Ciencias y Matemáticas https://phet.colorado.edu/es/, en las simulaciones de Física se selecciona Kit de construcción de circuitos CD, allí se muestra lo siguiente: La presentación del kit y la “entrada” al laboratorio.

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Figura 2. Presentación de la página PHET en el simulador de circuitos.

La Ley de Ohm se deduce de la experiencia realizada por  Georg Simon Ohm, su metodología se emplea en el vídeo https://www.youtube.com/watch?v=vW5c7BSAus8.

En la práctica se procede de la siguiente manera:

1. Determinación del comportamiento de la corriente eléctrica como función del potencial – Ley de Ohm: Para ello se crea un circuito con una fuente variable y una resistencia, como se muestra en la figura 3. Se mide la corriente resultante al ajustar diferentes valores de voltaje, se realiza la respectiva tabulación y la respectiva gráfica.

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Figura 3. Montaje para la comprobación de la ley de Ohm.

Tabla 1. Datos de voltaje y corriente obtenidos a partir del montaje de la figura 3.

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Gráfico 1. I vs V para los datos de la tabla 1.

A medida que se aumenta el voltaje, se puede observar que la corriente en el circuito se incrementa. La corriente eléctrica es proporcional al voltaje. A partir de los datos obtenidos en el simulador y del gráfico I vs V, donde I es la variable dependiente y V es la variable independiente, se obtiene el valor de la resistencia eléctrica en el bombillo.

Haciendo uso de la ley de Ohm, y los datos de la tabla 1, entonces

I= [pic 7]

Ecuación 1. Ley de Ohm

I= [pic 8]

Ecuación 2. Ley de Ohm

Se tiene la ecuación de la línea recta y= mx + b, se pretende que la ecuación 2 se parezca a la de la línea recta; para ello se hace un cambio de variable m=, y= I, x=V; entonces en términos generales:[pic 9]

y=  + b[pic 10]

Ecuación 3. Ley de Ohm con cambio de variables

Se puede observar que la ecuación y= 0,1 x (donde y=Corriente, x=Voltaje), representa el comportamiento de los datos presentados en la tabla 1, y se obtuvo una pendiente igual a 0,1; el R2 o coeficiente de determinación equivale a 1, por lo que podemos inferir que entre el voltaje y la intensidad de la corriente existe una relación fuerte expresada por la función descrita anteriormente.

Volviendo a la ecuación de la recta y= mx+b, y al compararla con la ecuación 2, m (la pendiente) sería igual a , en este caso m=0,1 (valor obtenido mediante la herramienta líneas de tendencia de Excel), entonces se puede decir que el valor de la resistencia de la bombilla es igual a  = 10 Ω.[pic 11][pic 12]

Se logró establecer que la bombilla con la que se trabajó se cumple la ley de Ohm, al identificar que la gráfica de corriente como función de la diferencia de potencial (voltaje) es una línea recta (gráfico 1). Así mismo, se logró establecer que la pendiente de la recta es 1/R. Adicionalmente, se logró identificar que la resistencia para la bombilla está definida como la razón entre el voltaje y la corriente, y se encontró esta razón como constante, por lo tanto la bombilla se puede considerar como un material óhmico.

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