pracffi14 - Departamento de Física Aplicada I

RELACIÓN ENTRE LA INTENSIDAD Y EL VOLTAJE APLICADO A UNA LÁMPARA.
(Práctica Nº 14)
Objetivo: Establecer cuál es la relación entre la intensidad y el voltaje aplicado a una lámpara cuando
ésta está incandescente.
Principio de la medida:
Cuando en una lámpara el filamento se encuentra incandescente la relación entre el voltaje aplicado en
sus extremos y la intensidad que la atraviesa están relacionados de una forma muy sencilla. Dicha
relación es:
I = KVn
(1)
donde K y n son dos magnitudes características del material del que está hecho el filamento, V es el
voltaje aplicado a sus extremos e I la intensidad de corriente que lo atraviesa.
Método:
Dada la forma en que se relacionan V e I lo que hemos de hacer es aplicar distintos voltajes conocidos a
los extremos del filamento de la lámpara y medir la intensidad que la atraviesa.
Si tomamos logaritmos neperianos en la expresión (1) obtenemos la relación
ln I = ln K + n ln V
(2)
que tiene la forma lineal, entre las variables ln I y ln V.
Si a los valores de I y V que hemos obtenido les calculamos el logaritmo neperiano y representamos cada
valor de ln I frente a su correspondiente valor de ln V, obtendremos una representación gráfica de una
serie de puntos que se aproximan a una recta. Pues bien, a estos valores hemos de ajustarle una recta por
el método de mínimos cuadrados. Si la recta que le ajustamos es de la forma y = a + bx, comparando esta
expresión con la anterior vemos que se cumplen las igualdades a = ln K y b = n, con lo que podemos
tener caracterizado el comportamiento del material del filamento de la lámpara una vez realizado el ajuste
de los datos por mínimos cuadrados y calculados los valores de los errores de a y b .
Material y Procedimiento:
Dado que necesitamos aplicar distintos voltajes en
los extremos del filamento, hemos de buscar una
E
forma de obtener a partir de una fuente de
alimentación que suministra un voltaje constante
R
una serie de voltajes distintos. Para ello podemos
utilizar un reostato (resistencia formada por un hilo
de una conductividad determinada de modo que
C
según el trozo de hilo que se coja tenemos más o
V
menos resistencia). Colocado el reostato entre los
terminales de la fuente de alimentación, según el
L
trozo de reostato que cojamos tendremos mayor o
menor caída de potencial entre esos dos puntos, y
esta será la que apliquemos a los extremos del
A
filamento de la lámpara. Una vez realizado el
montaje hemos de medir la intensidad que atraviesa
la lámpara (para lo cual ponemos un amperímetro en serie con la misma) y el voltaje aplicado en sus
extremos (para lo cual utilizamos un voltímetro en paralelo con la misma).
Así pues con esta idea de montaje para realizar la práctica el material que necesitamos es el siguiente:
Fuente de corriente (continua), Reostato o resistencia variable, Lámpara, Amperímetro, Voltímetro.
De todo lo descrito se tiene que el montaje que hemos de realizar es el siguiente:
E= Fuente corriente; R= Reostato; C= Cursor; V= Voltímetro; A= Amperímetro;
L= Lámpara.
Una vez realizado el montaje se ha de proceder de la siguiente manera:
Moviendo el cursor del reostato se hace variar la caída de potencial en los extremos del filamento y se
miden los valores de V e I para distintas posiciones del cursor (15 como mínimo).
Resultados:
Los datos experimentales se han de presentar en una tabla en la que se indique para cada valor de la caída
de potencial V cual es el correspondiente valor de la intensidad que atraviesa la lámpara.
Además se indicarán en la misma tabla los valores correspondientes de ln I y ln V.
Se hará una gráfica de ln I frente a ln V. A dichos valores se les ajustará por mínimos cuadrados una recta
que nos permitirá conocer los parámetros K y n que caracterizan el material de la lámpara.
Cuestiones:
1. Compara la expresión (1) con la ley de Ohm. ¿Qué diferencias hay? ¿Cuál es el origen físico de la
diferencia?
2. ¿Cómo varía la resistencia del filamento con el voltaje aplicado a sus extremos?
NOTA:
En todas las magnitudes se debe indicar el error (tanto si son medidas directamente como si son derivadas
o su error proviene por ajuste o interpolación).