ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PARA INGENIERIA

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ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PARA INGENIERIA

EXPERIENCIA: Nº 04

LEY DE OHM

Profesor: Sebastián Michea Mora

Coordinación: 0-L-14

Integrantes:

• Tiare Cancino De La Fuente                         tiare.cancino@usach.cl
• Jeniffer Muñoz Ojeda                                 jeniffer.munoz@usach.cl
• Ariel Olate López                                          ariel.olate@usach.cl
• Victor Robles Fernández                              dramery@hotmail.com
• Antonella Soto Astudillo                                 antonellaf.sotoa@gmail.com

1. Introducción:

 En esta experiencia se analizará la “Ley de Ohm”, con el fin de verificar su expresión, haciendo una serie de muestreos de datos obtenidos a partir de una resistencia conocida, una intensidad de corriente, y un voltaje que pasa por ella. Obtendremos gráficos y tablas de datos los cuales nos dirán el tipo de comportamiento que tiene esta ley en cada tipo de resistencia, y si es que esta se cumple para todas las resistencias.

Teóricamente se tiene que para materiales óhmicos se cumple la siguiente expresión:  

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Donde la resistencia es independiente de la corriente y dependiente del largo, área transversal y conductividad (o resistividad) del material.

Para un conductor de área de sección trasversal “A” que transporta una corriente “I”, se define densidad de corriente “J” en el conductor como la corriente por unidad de área:

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Para que exista una densidad de corriente en un conductor debe haber un campo eléctrico en dicho conductor. En muchos materiales, incluyendo la mayoría de los metales, la densidad de corriente “J” es proporcional al campo eléctrico “E”:

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Esta relación constituye la Ley de Ohm y los materiales que cumplen dicha ley se les llama materiales óhmicos. El parámetro σ se conoce como la conductividad del conductor.

La Ley de Ohm no es una ley fundamental de la naturaleza, y es válida únicamente para ciertos materiales.

Si un segmento de alambre recto de longitud “L” y de área de sección trasversal “A” es sometido a una diferencia de potencial ΔV, de un extremo al otro, tendremos en el conductor un campo eléctrico “E” y una corriente “I” proporcional a dicha diferencia de potencial. Si el campo eléctrico “E” es uniforme, y el material es isotrópico, entonces se cumple:

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Reemplazando 2 en 5 se tiene:

                                                       ; [pic 7][pic 8]

La cantidad R=   se conoce como la resistencia del conductor y se mide en Ohm [Ω] de modo que 1 Ohm = 1V/1A.[pic 9]

El valor recíproco de la conductividad es la resistividad ρ y se mide en [Ω•m]

                                                                                                                    [pic 10]

Dado que R=    se puede expresar la resistencia del segmento de alambre recto de longitud “l” y de área de sección trasversal “A” en función de la resistividad:[pic 11]

                                                                                                                     [pic 12]

Todo material óhmico tiene una resistividad característica que depende de las propiedades del material y de la temperatura.

Objetivos

1. Establecer la relación voltaje - corriente eléctrica para conductores metálicos y no- metálicos.

1. Verificar la ley de Ohm en circuitos de corriente continua.

2. Modelo experimental:

Instrumentos 

Para realizar el montaje experimental se necesitan los siguientes materiales:

1. Fuente continua.
2. Voltímetro.
3. Amperímetro.
4. Ampolleta.
5. Diodo semiconductor.
6. Caja de resistencias eléctricas.
7. Resistencia de carbono.
8. PC con interfaz gráfica.

Procedimiento Experimental 

Se procede a armar el circuito eléctrico mostrado en la imagen 1, sin embargo previo a ello se debe corroborar que los valores de la corriente aplicada por la fuente no sobrepasen el valor máximo de la escala del Amperímetro encargado de medir la intensidad de corriente presente en el circuito. [pic 13]

Inicialmente se arma el circuito con la caja de resistencias eléctricas como lo indica la imagen 1. Se procede a realizar la medición del voltaje, con el voltímetro,y la corriente, que circula en el circuito,con el amperímetro. Se varía el voltaje cada cierto intervalo(escogido) y se registra en una tabla de datos el valor de la corriente para cada potencial. Se genera una un gráfico con linea de tendencia para los valores registrados.

Este mismo procedimiento se reitera para la toma de datos con los otros conductores; resistencia de carbón,  ampolleta y  diodo semiconductor.  Para el caso del diodo antes de montarlo en el circuito se analiza y comprueba que estuviese correctamente posisionado, es decir en dirección en que éste deja fluir corriente.

Con los datos obtenidos se procede a analizar los resultados, con el fin de comprobar los objetivos y sacar conclusiones.

3. Resultados:

Observación: Para cada se tomaron diez datos diferentes, variando el voltaje en 0 y 10[v], a excepción del diodo, cuya escala no nos permitió tomar más de cinco datos.. Los resultados obtenidos son los siguientes:

3.1. Caja negra:

La resistencia indicada en el material es: 1097[Ω]

De los datos tabulados se tiene el siguiente gráfico.

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Gráfico 1: Muestra la relación funcional obtenida para el circuito con  una resistencia caja negra. Se observa que el coeficiente de correlación R indica que el ajuste de curva lineal es el apropiado, mostrando una relación directamente proporcional entre las variables Voltaje y corriente.

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