3 Instrumentación y Ley de Ohm B

MANUAL DE LAB ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
Instrumentación y Ley de OHM
A) INSTRUMENTACIÓN
1.
OBJETIVOS.
1. Conocer el manejo de instrumentos y materiales de uso corriente en los experimentos de
electricidad y magnetismo.
2. Conocer el área de operación de los instrumentos y determinar sus lecturas.
3. Aprender a montar circuito sencillo y medición de tensión y corriente eléctrica.
4. Identificación de los valores de resistencia.
2. MATERIALES.
SISTEMA [email protected] En el cual podemos tener los Instrumentos Virtuales como una fuente de
corriente continua, voltímetro, amperímetro, osciloscopio.
3,. FUNDAMENTO TEORICO
CORRIENTE
ELÉCTRICA
Los electrones se pueden mover con mayor velocidad mientras mayor sea la intensidad de la
tensión aplicada y menor sea la resistencia que la red de átomos oponga a su paso. La intensidad
de corriente I se define como la carga Q que fluye por unidad de tiempo a través de una sección
transversal del conductor, esto es:
La unidad con la que se designa la intensidad de la corriente es el amperio (que se abrevia con A).
Para la resolución de ejercicios y el análisis de circuitos se suele tomar este último sentido
de circulación de la corriente (positivo a negativo) ya que facilita el cálculo y se lo llama
sentido técnico. El otro, llamado sentido físico, corresponde al movimiento de los
electrones.
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4.- PROCEDIMENTO
Circuito sencillo de corriente
En el siguiente experimento se debe mostrar, en primer lugar, que
una corriente puede circular cuando el circuito de corriente se
encuentra cerrado. Coloque una fuente de tensión continua de 5 V
se activa automáticamente una vez que la tarjeta se ha insertado
en el experimentador. Una lámpara incandescente servirá como
carga de este circuito. El circuito de corriente se puede abrir o
cerrar por medio de la inserción de diferentes conectores.
MEDICIÓN DE TENSIÓN
La tensión eléctrica se mide con el voltímetro analógico o uno digital. La siguiente representación
muestra el símbolo gráfico de un voltímetro.
El diagrama de la izquierda
representa, en este caso, la
conexión del voltímetro para la
medición de la tensión de la fuente;
el del centro, la conexión para la
medición de la tensión a través del
interruptor y, finalmente, el de la
derecha, la conexión para la medición de la tensión de carga.
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Medición directa de la corriente eléctrica
La corriente eléctrica se mide con
un amperímetro. El diagrama
siguiente presenta diferentes
posibilidades de integrar el
amperímetro al circuito mostrado
Medición indirecta de corriente Si no se
tiene a disposición un amperímetro, sino
únicamente un voltímetro, se puede determinar
también de manera indirecta la intensidad de
la corriente por medio de una medición de tensión.
Para ello se aprovecha la relación que existe entre
la corriente y la tensión en una carga, esto es, la ley
de Ohm. La intensidad de corriente I que nos
interesa se obtiene entonces a partir de la ecuación:
La imagen de la izquierda muestra la medición directa de corriente por medio de un amperímetro, la
de la derecha, la medición indirecta por medio de una resistencia RM y un voltímetro.
Resistencia eléctrica
Si una corriente eléctrica circula a través de un conductor, los portadores de carga libres (electrones
libres) se mueven entre los átomos de la red. En este caso siempre se producen colisiones entre los
átomos, por lo cual, los electrones libres se ven rechazados y, de esta
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manera, se frena su movimiento. El conductor opone una resistencia a la corriente eléctrica que
debe ser vencida por la tensión:
La constante de material ρ indica la resistencia específica del material conductor en la unidad Ώ
·mm2/m, l es la longitud del conductor, en m, y A la sección transversal del conductor en mm 2.
Diseños de las resistencias
Las imágenes siguientes muestran los símbolos gráficos de diferentes tipos de resistencias.
Resistencia común
Resistencia variable
Resistencia con contacto
deslizante
Codificación por colores de las resistencias
El siguiente gráfico ilustra la codificación.
Para la resistencia representada en la parte
superior, a partir de los dos primeros aros
(marrón y negro), se obtiene un valor decimal
de 10 y, a partir del tercer aro (naranja) un
factor de 103, con lo que se obtiene un valor
total de resistencia de: R = 10·103 Ώ = 10000
1a cifra 2da cifra Factor
Tolerancia
Ώ = 10 k Ώ. En la resistencia representada al
inicio de la página, el aro derecho es de color dorado; la resistencia posee, por tanto, una tolerancia
de ±5%.
PROCEDIMIENTO
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Llenar la tabla 1 con los valores de las resistencias del tablero de resistencias con sus respectivas
tolerancias.
1° BANDA
TABLA 1
2° BANDA
3° BANDA
4° BANDA
VALOR DE R
1
2
3
4
5
6
La codificación de colores para la tolerancia está indicada en la siguiente tabla:
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Resistencias SMD
Las resistencias SMD o de montaje en superficie, ejercen la misma función que las
tradicionales resistencias, pero su tamaño es minúsculo, adecuado para montar circuitos
mucho más pequeños, con el mismo comportamiento, pero con el correspondiente ahorro de
espacio.
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LEY DE OHM
1.- OBJETIVOS
-
Verificar experimentalmente la ley de o
Ohm.
Obtener los datos de voltaje y corriente eléctrica en elementos resistivos con el fin de
iniciar el estudio de circuitos eléctricos simples.
-
Diseñar y Montar circuitos eléctricos con resistencias en Serie, Paralelo.
2.-MATERIALES
Fuente de voltaje, reóstato, década, multímetro, voltímetro, amperímetro, cables conectores
3.- FUNDAMENTO TEÓRICO
Si se quiere resumir por medio del cálculo los procesos electrónicos
que ocurren en un circuito sencillo de corriente, o en circuitos más
complejos, es necesario conocer, por una parte, la dependencia
que existe entre la intensidad de corriente I y la tensión U y, por otra
parte, entre la corriente I y la resistencia R. Esta dependencia está
descrita por la ley de Ohm, que debe su nombre al famoso físico
alemán. Para ello se observará, en primer lugar, el circuito sencillo
de corriente representado anteriormente.
Ley de Ohm:
La intensidad de corriente I aumenta si aumenta la tensión U y
disminuye si aumenta la resistencia R. Aquí, la intensidad de
corriente varía proporcionalmente a la tensión y de manera
inversamente proporcional a la resistencia.
La ley de Ohm se puede entonces expresar por medio de la siguiente fórmula:
o´
y
Nota: Las resistencias para las que es válida la ley de Ohm (esto es, la proporcionalidad entre la
corriente y la tensión) se denominan resistencias óhmicas. Los conductores metálicos son, por lo
general, resistencias óhmicas, mientras que, por ejemplo, las resistencias de fluidos conductores
no cumplen con la ley de Ohm.
4.- PROCEDIMIENTO E
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COMPROBACIÓN ANALÓGICA DE LA LEY DE OHM
VARIACIÓN DE VOLTAJE Y CORRIENTE MANTENIENDO LA RESISTENCIA
CONSTANTE

-
+
r
V
A
R
Figura 1
1. Arme el circuito de la figura 1, teniendo en cuenta la polaridad correcta en cada
elemento.
2. Fije un valor determinado de R en la caja de resistencia y con el cambio de posición
del cursor en el reóstato r, haga posible la variación de la corriente I y la diferencia
de potencial V.
3. En la tabla 1 anote las lecturas correspondientes del amperímetro y el voltímetro, para
cada posición diferente del cursor del reóstato.
TABLA 1
VOLTAJE(V)
INTENCIDAD (A)
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VARIACIÓN DE LA CORRIENTE Y LA RESISTENCIA MANTENIENDO
CONSTANTE EL VOLTAJE
4.- Usando el mismo cursor de la figura 1, observe y anote en la tabla 2los valores de corriente
cuando cambian los valores R de la caja de resistencia conservando constante la diferencia
de potencial entre los terminales de la misma. Para conseguir esto varié la posición del cursor
del reóstato para cada lectura.
TABLA 2
RESISTENCIA (  )
INTENCIDAD (A)
VARIACIÓN DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Y LA RESISTENCIA
MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE
5.- Arme el circuito de la figura 2 varié los valores de las resistencias en la caja y para cada
valor observado anote en la tabla 3 los valores del voltaje, conservando constante un
determinado valor de la corriente para las distintas lecturas de V y R, variando la posición
del cursor de reóstato.

+
-
r
V
A
R
Figura 2
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TABLA 3
RESISTENCIA (  )
VOLTAJE(V)
Otra forma de hacer la demostración de la ley de Ohm pero con instrumentos virtuales
Figura 2
TABLA 3
RESISTENCI
A ( )
VOLTAJE(V)
5
CUESTIONARIO.
1.- ¿Cuántas escalas poseen los instrumentos? (describa cada uno de ellos), indique su mínima
y máxima lectura en cada escala.
2.- Investigue de qué otra manera se determina el valor de una resistencia. (Sin código de
colores).
3.- Grafique en un papel milimetrado e intérprete V versus I, usando los valores de la tabla 1
determine el valor de la pendiente de la misma.
4.- Grafique e intérprete V versus I , I versus R y V versus R , en papel milimetrado, y compare
los valores encontrados a partir del análisis del gráfico con los valores de de R, I y V de las
tablas 1, 2 y 3.
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5.- Considere una lámpara que tiene aproximadamente 50.5  y por la cual pasa una
corriente de 25 m A ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se cumplirá la ley de ohm?
6.- Con respecto a la ley de Ohm podemos decir:
i) Se cumple en materiales conductores y semiconductores
ii) La pendiente de la gráfica voltaje vs. Intensidad da como resultado el valor de la
resistencia
iii) Que la ley de matemática que la gobierna es I = V / R y sirve tanto para corriente
continua como alterna
A) VVV
B) VVF
C) FVF
D) VVV
6.- SUGERENCIAS Y CONCLUSIONES
E)
VFF