Práctica: Ley de Ohm en corriente continua

Práctica: Ley de Ohm en corriente continua
Introducción
El estudio de la ley de Ohm y lo circuitos de corriente continua es un excelente
método para aprender a manejar conexiones e instrumentos de medida como el
voltímetro, amperímetro y fuente de alimentación y darse cuenta de lo fácil que es
confundir una conexión, con lo que la experiencia no funciona. Esto pone de
manifiesto la necesidad de tener un esquema del montaje antes de iniciar cualquier
manipulación.
Mediante el análisis y preparación de esta práctica los alumnos tienen que hacer
muchas medidas de voltaje, intensidad y resistencia, por lo que van a adquirir cierta
soltura en el manejo del polímetro. Asimismo les va a permitir darse cuenta de la
necesidad de tabular todas las medidas realizadas para luego hacer su representación
gráfica y la ecuación correspondiente.
Objetivos
a) Comprobar la ley de Ohm
b) Adquirir cierta soltura en el manejo del polímetro, como voltímetro y
amperímetro.
Cuestiones previas
Desde antes de Franklin la materia se ha dividido en dos clases en relación con la
electricidad: conductores y no conductores o aislantes. Este nombre fue dado por el
físico francés J.T. Desaguliers ( 1683-1749). No obstante, no hay conductores y
aislantes en sentido absoluto. Así el aire que para potenciales bajos es aislante se
puede convertir en conductor para voltajes altos ( o lo que es lo mismo para intensos
campos eléctricos). En efecto, el aire a 1 atmósfera cuando es sometido a una
intensidad de campo 3000kV/m se hace conductor. Esta magnitud se llama rigidez
dieléctrica. Por esta razón el potencial de descarga de un rayo es de varios millones
de voltios.
Para estudiar la ley de Ohm vamos a elegir dentro de la clase de los conductores
aquellos que lo sean en mayor o menor grado, es decir, aquellos que se oponen
menos o más al paso de la corriente. A esa oposición al paso de la corriente se le
llama resistencia (R) . Vamos a tratar de ver, mediante la siguiente experiencia, que
relación existe entre el voltaje a que se somete un conductor y la intensidad que
circula por él. Después trataremos de ver la misma relación pero teniendo en cuenta
la naturaleza y características del conductor.
¿Señala algún material conductor y aislante? ¿Qué diferencia a un conductor de un
aislante desde el punto de vista de su configuración electrónica? ¿Puesto que los
aislantes no conducen la corriente no son importantes en electricidad? Reflexiona
sobre ello.
Hipótesis.
A) Al aumentar la d.d.p. (diferencia de potencial) entre los extremos de un
conductor ¿cómo variará la intensidad?
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Ley de Ohm en corriente continua
B) Si modificamos las características del conductor o el tipo de conductor ¿cómo
cambiará la relación entre el voltaje ( d.d.p.) y la intensidad?
C) Si mantenemos voltaje constante y variamos la resistencia del conductor ¿qué
ocurrirá con la intensidad que circule por el conductor?
Material y montaje.
Fuente de alimentación.
Polímetro.
Resistencias de 220 ohmios, 470ohmios y1 k ohmios.
Placa de montaje
Cables y puente de conexión.
Interruptor.
Comprobación de las hipótesis A y B
Montaje 1: Conectamos en serie, resistencia de 220 ohmios, amperímetro ( o
polímetro funcionando como amperímetro) e interruptor. Este montaje se conecta a
la fuente de alimentación de voltaje variable ( 0 / 15 voltios).
Esquema:
Hacemos cinco medidas con la resistencia de 220 ohmios a distintos voltajes y
anotamos los valores en una tabla V / A. esta operación se repite con las resistencias
de 470 y 1k ohmios.
V(V)
I (A)
V(V)
I (A)
V(V)
I (A)
Hacer una gráfica en papel milimetrado de cada una de las tablas. También puedes
utilizar una hoja de cálculo de Excel ¿ Qué es la gráfica resultante? ¿Qué podemos
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decir de la relación V/I en cada caso? ¿Qué relación existe entre la pendiente de la
gráfica encontrada y el valor de cada una de las resistencias? ¿Serías capaz de
escribir la relación entre las tres magnitudes ( voltaje, intensidad y resistencia)?
Comprobación de la hipótesis C
Mantenemos constante el voltaje, por ejemplo 12 V. conectamos sucesivamente las
resistencias y anotamos los resultados de la intensidad en una tabla R/I.
R( Ω)
I ( A)
Cuestiones
Representa gráficamente la tabla anterior ¿Qué es la gráfica resultante? ¿Qué
podemos decir de la relación R/I en este caso? Según esta gráfica, escribe la
ecuación que relaciona las tres magnitudes (voltaje, intensidad, resistencia). Si sólo
disponemos de tres resistencias y tres puntos no son suficientes para trazar la
gráfica, ¿cómo podemos hacer para disponer de más puntos para trazar la gráfica.
Recursos de Internet.
http://wwwprof.uniandes.edu.co/~gtellez/exp-dem-fisica2.html
http://usuarios.lycos.es/pefeco/leyohm/leyohm.htm
http://dieumsnh.qfb.umich.mx/ELECTRO/ley%20de%20ohm.htm#Ley%20de%20
Ohtm.
http://www.walter-fendt.de/ph11s/ohmslaws.htm
Ciencia, técnica y sociedad
Valorar la importancia de las resistencias en la fabricación de cualquier
instrumento eléctrico, tan utilizados en la sociedad actual.
Reflexionar sobre el hecho de que la energía eléctrica es la base de los medios que
la sociedad actual dispone para producir confort y progreso, desde la luz eléctrica
a los ordenadores.
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Ley de Ohm en corriente continua
Final
Elabora un informe final per a penjar-lo en la web de la universitat. Aquest ha
d’incloure com a mínim el següent (les indicacions de l’annex et poden orientar):
Títol de l’experiència (curt i que indique clarament de què tracta).
Fotografia dels components del grup, noms i lloc on estudieu.
Introducció (objectiu, data, on heu fet l'experiència ...)
Fonament teòric (resum teòric del fenomen estudiat)
Hipòtesi (què espereu obtindre, quines variables considerareu i com espereu
que es comporten...)
Disseny experimental (esquema del muntatge, fotografia, característiques,
materials...)
Procediment (explicar les accions realitzades, incloent les observacions que
considereu importants)
Mesures i càlculs (taules de valors, magnituds, unitats,i representacions
gràfiques...)
Resposta a les qüestions finals
Conclusions (què s'ha demostrat, quines avantatges i inconvenients té vostre
disseny experimental i el vostre mètode, altres qüestions relacionades que
proposaríeu per a ampliar la investigació ...)
Bibliografia consultada en la forma següent:
Cognom, nom (any de publicació), títol del llibre en cursiva, Editorial, ciutat
de publicació, pàgina on està la informació
- Si la font d'informació és Internet, cal incloure l'adreça electrònica.
Annex: ajuda per a elaborar l’informe final
Accions que he de fer
1. Escollir un títol per a
l’informe
2. Identificar l’objectiu
principal
3. Plantejar la hipòtesi
4. Indicar els materials i
instruments utilitzats en
l’experiència
5. Descriure el procediment
seguit
Estarà ben fet si...
està d’acord amb l’experiència
resumeix l’objectiu principal
és suggeridor
2.1 està d’acord amb les finalitats del treball
realitzat
2.2 comença amb un verb
3.1 s’indiquen les variables dependent i
independent
3.2 s’indiquen les variables que es controlen
3.3 es redacten utilitzant la forma:
“Si...... aleshores.......
4.1 s’anoten tots
4.2 s’anomenen correctament
5.1 està d’acord amb la hipòtesi
5.2 es descriuen els diferents passos en
paràgrafs separats
5.3 els paràgrafs són curts, precisos i concisos
5.4 s’acompanya amb esquemes
6. Transcriure les observacions
6.1 són sistemàtiques en relació amb la variable
i les dades
independent
6.2 s’utilitzen taules i quadres
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7. Transformar les dades
8. Redactar les conclusions
9. Revisar el text elaborat
6.3 es visualitzen fàcilment
6.4 inclouen observacions sobre aspectes
divergents o d’altres
7.1 si permeten visualitzar i arribar a
conclusions en relació amb la hipòtesi plantejada
7.2 si s’utilitzen gràfics o esquemes
8.1 responen a la hipòtesi
8.2 es relacionen amb aspectes teòrics que
expliquen els resultats obtinguts
8.3 es diferencien les interpretacions personals
de les que són acceptades científicament
8.4 en la redacció s’utilitzen els termes
científics adequats i sense errors
8.5 si les frases estan ben construïdes (atenció
als connectors)
9.1 es comprova que una persona que no ha fet
l’experiment el pot repetir
9.2 la presentació permet llegir fàcilment el text
9.3 la puntuació i l’ortografia són correctes
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