Comprobación de la Ley de Ohm

universidad politecnica de valencia
escuela tecnica superior de ingenieria del Diseño
electricidad
Comprobación experimental de la Ley de Ohm
practica 1
Comprobación experimental de la Ley de Ohm
Indice
• Fundamentos teóricos
• Objetivos de la práctica
• Material utilizado
• Realización de la práctica
• Obtención de resultados
• Comentario final
• Bibliografía
fundamentos teoricos
Si aplicamos una diferencia de potencial entre los extremos de un trozo de conductor, tal como un alambre
metálico, se producirá una corriente I en el conductor. El valor de la diferencia de potencial necesaria para
producir una corriente dada depende de una propiedad del trozo de conductor particular que utilicemos. Esta
propiedad es su resistencia eléctrica. La resistencia eléctrica R se define como:
R=V/I
El nombre de resistencia eléctrica es apropiado, ya que es una medida de la oposición que ejerce un trozo de
material al flujo de carga a través de él. Si un trozo de un material tiene mayor resistencia, la misma diferencia
de potencial producirá una corriente menor. En los circuitos se añade a menudo resistencia para limitar o
controlar la corriente. El componente utilizado en los circuitos con este propósito se llama también resistencia.
Para muchos conductores, la corriente a través de un trozo del conductor es directamente proporcional a la
diferencia de potencial aplicada entre los extremos del mismo, de forma que su resistencia es independiente de
V (o de I). Así por ejemplo si se duplica la diferencia de potencial entre los extremos de un conductor, la
corriente también se duplicara. En este caso podemos escribir:
V=IR (para R independiente de V o I)
Esta ecuación se conoce como Ley de Ohm, en honor a George Simon Ohm (1787−1854), y la unidad SI de
resistencia eléctrica es el Ohmio ():
1=1 V/A
1
El nombre de Ley de Ohm para esta ecuación es posiblemente algo erróneo, porque el rango de validez de esta
ecuación esta en ocasiones demasiado limitado como para garantizarlo utilizando la palabra ley. No se trata de
un hecho fundamental en la naturaleza, por el contrario se trata de una expresión empírica que describe con
precisión el comportamiento de muchos materiales en el rango de valores de V típicamente utilizados en los
circuitos eléctricos. En estas circunstancias la Ley de Ohm resulta muy útil.
Los materiales que obedecen a la Ley de Ohm se denominan óhmicos, y los que no la cumplen no−óhmicos.
Un conductor óhmico se caracteriza por tener un único valor de su resistencia. Como se muestra a
continuación la primera gráfica de V frente a I es una línea recta, de forma que la pendiente en todos sus
puntos es la misma, y corresponde a R. Un conductor no−óhmico no posee un valor único de resistencia, y su
gráfica de V frente a I no es una línea recta. Las resistencias utilizadas como componentes de circuito llevan
generalmente el valor de su resistencia eléctrica marcado sobre su superficie (a menudo siguiendo un código
de bandas coloreadas), por lo que debemos suponer que estas resistencias son óhmicas.
Objetivos de la practica
El primer objetivo de esta practica es la comprobación experimental del cumplimiento de la Ley de Ohm.
Aparte de pretender familiarizarnos con dicha ley, que nos resulta muy útil a la hora de hallar magnitudes
como, por ejemplo, el valor de una resistencia colocada en un circuito a partir de l voltaje y la intensidad de
corriente.
Otro de los objetivos es ir poco a poco conociendo el funcionamiento de aparatos y utensilios que nos
veremos obligados a utilizar constantemente en el futuro de nuestra condición de ingenieros, como son el
amperímetro y el voltímetro.
material utilizado
• Fuente de alimentación de corriente continua
• Voltímetro
• Amperímetro
• Resistencias
2
• Cables de conexión
Realizacion de la practica
+−
A
V
• Montar el circuito de la figura teniendo en cuenta que debe estar apagada la fuente de alimentación.
• Una vez este montado el circuito, se enciende la fuente de alimentación y la ajustamos entonces a 3 voltios.
• Anotamos la lectura del amperímetro y del voltímetro.
• Realizamos las lecturas para ajustes entre 3 y 5,5 voltios.
• Construiremos una tabla con todas las medidas realizadas.
• Calcularemos el error relativo de las medidas.
• Construiremos una gráfica donde el eje de abscisas sea la intensidad de la corriente y el eje de coordenadas
la diferencia de potencial.
obtencion de resultados
Codigo de colores para resistencias
A
B
C
D
1ª cifra
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2ª cifra
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Multiplicador
x1
x 10
x 102
x 103
x 104
x 105
x 106
x 107
x 108
x 109
Tolerancia
Color
Negro
Marrón
Rojo
Naranja
Amarillo
Verde
Azul
Violeta
Gris
Blanco
Oro
Plata
±5%
± 10 %
ABCD
AB x C ± D%
Calculo de R
Formula del error relativo de R:
R = |R/I|I + |R/V|V
Siendo:
3
R = V/I
De donde R es:
R = (V/I2)I + (1/I)V
resistencia 1 (1000 ± 5 %)
10 x 102 ± 5 % = 1000 ± 5 %
Fuente
Resistencia
1
1000 ± 5
%
V (v)
3
3,5
4
4,5
5
5,5
V
3
3,5
4
4,5
5
5,5
I (mA)
1
1
1
1
1
1
I
3,06
3,59
4,02
4,52
5,11
5,57
R ()
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
R
1000
1000
1000
1000
1000
1000
330,00
280,88
251,23
223,44
197,61
181,31
V
3
3,5
4
4,5
5
I (mA)
1
1
1
1
1
I
1,42
1,66
1,90
2,11
2,36
R ()
0,01
0,01
0,01
0,01
0,01
R
2200
2200
2200
2200
2200
719,10
615,11
537,39
484,04
432,71
Gráfica resistencia 1
resistencia 2 (2200 ± 5 %)
22 x 102 ± 5 % = 2200 ± 5 %
Fuente
Resistencia
1
1000 ± 5
%
V (v)
3
3,5
4
4,5
5
4
5,5
5,5
1
2,60
0,01
2200
392,75
Gráfica resistencia 2
comentario final
Hemos podido comprobar que la diferencia de potencial y la intensidad a través de una resistencia van
variando con relación a una pendiente.
La ecuación de las dos gráficas es equivalente a la ecuación de la recta:
Y la intensidad
X = Ym Siendo: X la diferencia de potencial
m la tangente del ángulo de la gráfica con el eje Y.
Así pues deducimos que el valor de la resistencia es m, y entonces la formula quedaría de la siguiente forma:
R la resistencia
R = V/I Siendo: I la intensidad
V la diferencia de potencial
Por tanto hemos deducido la Ley de Ohm mediante el estudio de la relación entre potencial y intensidad a
través de una resistencia, y hemos visto que la relación viene determinada por el ángulo de la gráfica.
BIBLIOGRAFÍA
5
• Física clásica y moderna (W. Edward Gettys, Frederick J. Keller, Malcolm J. Skove) Ed.
McGraw−Hill
• Fundamentos físicos de la ingeniería I (Marcos H. Giménez, Jaime Riera, Ana Vidaurre) Ed.
Universidad Politécnica de Valencia
• Problemas de física (S. Burbano de Ercilla, E. Burbano García, C. Gracia Muñoz) Ed. Mira
• También he consultado en paginas de Internet.
(continuación de nota al pie)
4
3
Medida
Calculada
Medida
Calculada
.
.
.
.
.
.
.
.
.
6