Laboratorio de Electrotecnia - Verificación de Ley de Ohm

Universidad Nacional de Asunción
Facultad de Ingeniería
Trabajo Práctico Grupal de Laboratorio de
Circuitos Eléctricos
Tema: Verificación de la Ley de Ohm
Integrantes:





Fátima Ferreira Mendieta
Yasmin de Moraes Ramírez
Fernando Escobar
Daniel Martínez Lepp
Enrique Gauna
Carrera: Electromecánica
San Lorenzo
2013
Índice
OBJETO – ALCANCE - DEFINICIONES Y ABREVIATURAS - GENERALIDADES
…………………………………………………………………………………………… 3
REALIZACIÓN
………………………………………………………………………………………….... 4
REGISTRO DE LOS RESULTADOS
…………………………………………………………………………………………… 5
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
…………………………………………………………………………………………… 5
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
…………………………………………………………………………………………… 9
BIBLIOGRAFÍA
…………………………………………………………………………………………… 9
2
1. Objeto
Verificación de la ley de Ohm aplicada a los circuitos eléctricos.
2. Alcance
Es aplicable a las experiencias de demostración de la ley de Ohm a realizar en el
laboratorio de electrotecnia de la FIUNA, en resistencias y reóstatos excitados con
corriente continua o alterna.
3. Definiciones y abreviaturas
Corriente eléctrica (I)
Símbolo: ‘A’ , Nombre: Ampere.
Tensión (U)
Símbolo: ‘V’ , Nombre: Volt.
Resistencia eléctrica (I) Símbolo: ‘Ω’ , Nombre: Ohm.
Símbolo: ‘kΩ’ , Nombre: kilo Ohms.
4. Generalidades
Ley de Ohm
La Ley de Ohm establece que:
"la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es
directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente
proporcional a la resistencia del mismo".
𝐼 =
𝑉
𝑅
Donde las unidades utilizadas para dichas medidas son: Intensidad en amperios
(A), Diferencia de potencial en voltios (V) y Resistencia en ohmios (Ω), según el Sistema
Internacional de Unidades.
Esta Ley no es general, sino que representa una propiedad que se observa en
muchos materiales en forma empírica.
Se puede establecer un paralelismo entre la ley de Ohm y otro suceso físico, una
bola deslizándose en un plano inclinado. En esta analogía, la diferencia de altura de
distintos puntos del plano inclinado, determinando distintos niveles de energía potencial,
puede representar la diferencia de potencial eléctrico entre las secciones del conductor.
La intensidad se identifica con la velocidad de descenso de la bola por el plano. Si a dicho
plano se le insertan clavos, la velocidad de la bola disminuirá con cada impacto, y perderá
energía. Este mismo fenómeno sucede en el suceso eléctrico, se observa una
disminución del voltaje a medida que circula la corriente debido a la resistividad intrínseca
de cada material por el cual atraviesa.
3
Resistencia Eléctrica
La resistencia eléctrica o resistividad, es una propiedad física de los conductores
que representa el grado de oposición que estos ejercen sobre los electrones que se
desplazan a través del mismo. La unidad de medida establecida por el SI es el Ohmio
como ya hemos mencionado. Establecida en honor a George Ohm, físico alemán quien
descubrió el principio con su nombre.
La resistencia se representa matemáticamente por la fórmula:
𝑅= 𝜌
𝑙
𝐴
Donde  simboliza la resistividad del material, l representa la longitud y A la
sección que posee el conductor.
De la formula dada se observa que la resistencia es directamente proporcional a la
longitud del conductor e inversamente proporcional a la superficie de sección.
Para la medición de la resistencia se utiliza un instrumento denominado óhmetro.
La resistencia posee una cantidad recíproca denominada conductancia, cuya unidad es el
Siemens.
En la naturaleza, se observan distintos grados de resistividad en diferentes
sustancias, debido a ello se puede clasificarlas en conductores, aislantes y
semiconductores. Los conductores son aquellos materiales con baja resistividad, por lo
que conducen bien la corriente eléctrica, los aislantes son malos conductores de
electricidad debido a su mayor resistividad, y los semiconductores son materiales cuya
resistividad es posible variar por distintos métodos físicos.
5. Realización
 Equipos y materiales
 Bastidor de ensayo con llave termo magnética
 Transformador monofásico 380-220/275-220-110-10-40-6
voltios
 Reóstato
 Multímetro digital: DIGITAL MULTIMETER DT9205 A
1) Nº serie: 809161768
2) Nº serie: 809161782
 Conductores de 2mm para la conexión
 Preparativos
4
 Seleccionar los elementos adecuados para medición de las tensiones, corrientes
eléctricas y resistencias
 Verificar el estado y funcionamiento de los instrumentos
 Seleccionar los rangos de lectura de los instrumentos de acuerdo a los cálculos
matemáticos previos al desarrollo de la experiencia.
 Voltímetros: 200 V - AC
 Amperímetros: 20 A - AC
 No conectar a la fuente de alimentación sin la aprobación del laboratorista
encargado.
 Proceso de la experiencia
 Ajustar el reóstato a 50 ohm con el multímetro, previa selección del rango
adecuado.
 Montar el circuito eléctrico indicado en la guía.
 Seleccionar la tensión de 110 voltios del transformador monofásico y energizar
previa aprobación del encargado de laboratorio.
 Registrar los resultados de tensión y corriente en la tabla.
 Desconectar el circuito para seleccionar una nueva tensión en el transformador y
repetir los ítems antes mencionados para las tensiones de 40 y 6 voltios.
 Desconectar el circuito, el reóstato y ajustarlo a 40 ohm mediante el multímetro.
 Montar el circuito eléctrico indicado en la guía.
 Seleccionar la tensión de 40 voltios del transformador monofásico y energizar
previa aprobación del encargado de laboratorio.
 Registrar los resultados de tensión y corriente en la tabla.
 Desconectar el circuito y repetir los ítems vi al x, ajustando el reóstato a 30 y 20
ohms respectivamente, mediante el Multímetro.
6. Registro de los resultados
Tabla 6.1
Vguía (Voltios)
110
40
6
40
40
40
Rguía (Ohm)
50
50
50
40
30
20
Vmedido (Voltios)
93
33
5,4
39
38,4
38,5
Imedido (A)
1,97
0,74
0,11
1,12
1,49
1,91
7. Análisis de los resultados
5
Tabla 7.1
Vguía (Voltios)
Rguía (Ohm)
110
40
6
40
40
40
50
50
50
40
30
20
Icalculada (Ampere)
110/50=
40/50=
6/50=
40/40=
40/30=
40/20=
2,2
0,8
0,12
1
1,333333333…
2
Para el cálculo de las intensidades esperadas, se partió de la ley de Ohm (V=R*I). Las
intensidades calculadas entonces tienen la siguiente notación: I=V/R.
Tabla 7.2
Vmedido (voltios)
93
33
5,4
39
38,4
38,5
Imedida (A)
1,97
0,74
0,11
1,12
1,49
1,91
Rcalculada (Ohm). R=V/I
93/1,97= 47,21
33/0,74= 44,59
5,4/0,11= 49,09
39/1,12= 34,82
38,4//1,49= 25,77
38,5/1,91= 20,16
En la primera y la segunda columna se registraron respectivamente las tensiones e
intensidades de corrientes medidas. A partir de los datos observados, calculamos la
resistencia aplicando la relación obtenida de la ley de Ohm (V=R*I, R=V/I).
Tabla 7.3
Diferencia relativa porcentual entre las intensidades
DRP=(Icalculada- Imedida)*100/Icalculada
Icalculada
Imedida
DRP
2,2
1,97
10,45454545
0,8
0,74
7,5
0,12
0,11
8,333333333
1
1,12
12
1,333333333
1,49
11,75000003
2
1,91
4,5
6
A partir de los datos de intensidades esperadas (seleccionados de la tabla 7.1) e
intensidades medidas (seleccionados de la tabla 7.2), se procedió al cálculo de la
diferencia relativa porcentual entre intensidades.
Tabla 7.4
Diferencia relativa porcentual entre las resistencias
DRP=(Rguía- Rcalculada)*100/Rguía
Rguía
Rcalculada
DRP
50
47,21
5,58
50
44,59
10,82
50
49,09
1,82
40
34,82
12,95
30
25,77
14,1
20
20,16
0,8

Justificación de los resultados
Los valores calculados de las resistencias se justifican en la aplicación de la Ley de
Ohm, la cual establece que la tensión y la corriente son directamente proporcionales.

Curva tensión vs corriente eléctrica (valores de la guía)
120
Tensión (Volts)
100
80
60
40
20
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Corriente (Amperes)
De la Ley de Ohm V=I*R puede deducirse que la tensión será directamente
proporcional a la corriente eléctrica, luego con los puntos (2,2; 110), (0,8; 40) y (0,12; 6)
de la tabla 7.1 puede obtenerse la recta por interpolación.
7

Curva tensión vs corriente eléctrica (valores medidos)
100
90
Tensión (Volts)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
Corriente (Amperes)
De la Ley de Ohm V=I*R puede deducirse que la tensión será directamente
proporcional a la corriente eléctrica, luego con los puntos (1,97; 93), (0,74; 33) y (0,11;
5,4) de la tabla 7.2 puede obtenerse la recta por interpolación.

Curva corriente vs resistencia (valores de la guía)
2,5
Corriente (Amperes)
2
1,5
1
0,5
0
0
10
20
30
40
50
60
Resistencia (Ohm)
De la Ley de Ohm V=I*R puede deducirse que la corriente será inversamente
proporcional a la resistencia eléctrica (I=V/R), luego con los puntos (50; 0,8), (40; 1) y (30;
1,3333…), (20; 2) de la tabla 7.1 puede obtenerse la curva por interpolación.
8

Curva corriente vs resistencia (valores medidos)
2,5
Corriente (Amperes)
2
1,5
1
0,5
0
0
10
20
30
40
50
Resistencia (Ohm)
De la Ley de Ohm V=I*R puede deducirse que la corriente será inversamente
proporcional a la resistencia eléctrica (I=V/R), luego con los puntos (44,59; 0,74), (34,82;
1,12), (25,77; 1,49) y (20,16; 1,91) de la tabla 7.2 puede obtenerse la curva por
interpolación.
8. Conclusiones y recomendaciones
Los cálculos de las resistencias según las mediciones hechas a las tensiones de
entrada (primario) y las corrientes de circuito dieron como resultados los valores
expresados en la 7.2.
Las diferencias porcentuales relativas entre las corrientes esperada y medida
arrojaron en todos los casos errores cercanos al 10%, de esta manera, indicamos que
dichos errores podrían deberse a la incertidumbre de los aparatos y recomendamos
medidores más precisos para obtener resultados exactos.
Luego del análisis pudo verificarse el cumplimiento de la Ley de Ohm debido a
que los valores de intensidades de corrientes y voltajes resultaron ser proporcionales
basándonos en los resultados de las mediciones hechas.
9. Bibliografía
 Edminister, Joseph - Circuitos Eléctricos, McGraw-Hill, 1997.
 Hayt, William H. – Análisis de Circuitos de Ingeniería, McGraw-Hill, 2002.
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