LA LEY DE OHM OBJETIVO. - experimentalmente la ley de Ohm y analizar la influencia de las resistencias internas del voltímetro y amperímetro en las mediciones de resistencias. Calcular la resistencia por mínimos cuadrados. Introducir el código de colores para obtener la resistencia fina de un resistor. RESUMEN TEORICO. a) Explicar detalladamente los principios y otros objetivos relacionados en el experimento. Ley de Ohm.- Consideremos la siguiente experiencia en corriente continua, tomando diferentes fuentes, P, P1, P2, de la fig.1, que establecen entre A y B diferencias de potencial V – V’, V1 – V’1, V2 – V’2. Al medir las intensidades I, I1 e I2, se encuentra que: V V ' V1 V '1 V2 V ' 2 constante R I I1 I2 es decir: la intensidad de la corriente que recorre un conductor lineal es proporcional a la diferencia de potencial en sus extremos. Esta ley se conoce por la ley de Ohm. I V V ' 1 R I 1 V1 V '1 1 , etc. R Si se reemplaza el hilo F por un hilo F’, la constante R varia; esta constante es, pues, característica del hilo F, y se llama resistencia. Consideremos el trozo CD del conductor F; si VC y VD son los potenciales de los puntos C y D, se tendrá, al aplicar la ley precedente, r I VC VD ; la constante r es, por definición, la resistencia del trozo CD del conductor F. Por consiguiente: La resistencia de un conductor lineal es el cociente de la diferencia de potencial entre sus extremidades por la intensidad de la corriente que lo recorre. R V V ' I Conservación de la carga eléctrica.- Sean dos discos fijados a varillas aisladoras (Fig. 2) y cubiertas, una de ellas de vidrio, y la otra de tela. La carga de cada uno de los discos será, al principio, nula; al frotarlos mutuamente se electrizarán. El disco de vidrio se electrizará positivamente y el otro negativamente. Por tanto, aparecerán, simultáneamente, electricidad positiva y electricidad negativa. Este hecho es general: cada vez que se produce cierta cantidad de electricidad de una especie, se produce, simultáneamente, electricidad de la otra especie. Fig. 2 A pesar de no haber aportado electricidad, se ha producido, lo que nos lleva a pensar que ambos discos contenían ya electricidad antes de la experiencia; como sus cargas eran nulas, era necesario que las cantidades de electricidad que contenían fueran iguales y de signos contrarios. Es decir, que la hipótesis que puede emitirse primeramente es la siguiente: un cuerpo no electrizado contiene la misma cantidad de electricidad positiva y negativa. Antes de la experiencia cada uno de los discos contenía, por lo tanto, cantidades iguales de electricidad positiva y negativa. Como la suma algebraica total de las cantidades de electricidad que contienen ambos discos es nula, parece natural admitir que sucederá lo mismo después de la experiencia, es decir, que las cargas que contienen ambos discos después de la experiencia serán iguales y de signos contrarios. Entonces diremos que: Cada vez que en un fenómeno se produce una cantidad determinada de electricidad de una clase, se produce también la misma cantidad de electricidad de una clase distinta; o también: la suma algebraica de las cantidades de electricidad que contiene un sistema aislador es constante. Este es el principio de la conservación de la electricidad. En efecto, con arreglo al mismo, la electricidad de un sistema aislado se conserva. Reglas de Kirchhoff.- Existen agrupaciones de resistencias y generadores que no se pueden resolver fácilmente mediante la reducción a resistencias equivalentes. En el caso de disposiciones complejas de resistencias y f.e.m.s. se aplican con éxito las reglas de Kirchhoff. Para ello hay que definir primero lo que se entiende por nudo y por malla en una red de dispositivos eléctricos. Nudo es un punto en el que concurren tres o más conductores. Malla es un recorrido cerrado que puede estar formado por conductores, resistencias y f.e.m.s. Enunciemos las dos reglas de Kirchhoff: - Regla de los nudos: la suma algebraica de las intensidades que se dirigen a cualquier nudo es nula. - Regla de las mallas: en cualquier malla se cumple que la suma de las f.e.m.s que hay en ella es igual a la suma de los productos i R considerando las intensidades que atraviesan las resistencias que forman la malla. Para aplicar correctamente estas reglas hay que asignar previamente un sentido a todas las intensidades como asimismo un sentido para recorrer cada malla. Se tomaran como positivas, en la regla de las mallas aquellas f.e.m.s. cuyo sentido coincida con el tomado para recorrer la malla; se tomaran como positivos los productos i R en los que el sentido de la intensidad coincida con el de recorrido de la malla. b) Definir. Corriente eléctrica; corriente continua, corriente alterna. Corriente eléctrica. Si por un conductor se desplazan cargas eléctricas de un punto a otro, se dice que circula una corriente eléctrica. Se llama intensidad I de la corriente eléctrica a la carga que atraviesa una sección recta del mismo en la unidad de tiempo. La unidad de intensidad de corriente es el amperio (A), que corresponde a un flujo de cargas de un culombio por segundo(1A=1C/s). I (intensidad) q (carga que atraviesa una sección del conductor) t (tiempo que emplea la carga en pasar) q (culombios ) I (amperios) t (segundos) Corriente alterna. La corriente alterna (C.A.), es la corriente que se mueve de una dirección a otra en un periodo de tiempo dado. esta se mueve primero en una dirección y luego en dirección opuesta. Diferencia de potencial.- V entre dos puntos de un conductor es el trabajo W necesario para desplazar la unidad de carga eléctrica de uno al otro punto. La unidad de diferencia de potencial (escrito abreviadamente d.d.p.) es el voltio (V); si para desplazar 1 C de carga de un punto a otro de un conductor es necesario realizar u trabajo de 1 J, la d.d.p. entre ambos es de 1V. W (trabajo para desplazar una carga) q (carga desplazada ) W (Julios) V (voltios) q (Culombios ) V (d.d.p.) Si entre dos puntos de un circuito eléctrico existe una diferencia de potencial V, para desplazar una carga q entre ellos es necesario realizar un trabajo W = qV; el movimiento de las cargas eléctricas negativas tiene el sentido de los potenciales decrecientes (de mayor a menor potencial). Resistividad.- La resistencia que opone todo conductor al paso de una corriente eléctrica es una propiedad que depende de las dimensiones geométricas del conductor, del material de que este constituido y de la temperatura; la resistencia eléctrica determina la intensidad de la corriente producida por una diferencia de potencial dada. La unidad de resistencia, en el sistema mks es el ohmio y representa la resistencia de un conductor en el que, con una d.d.p. aplicada de 1 V, circula una corriente de 1 A de intensidad. V (d.d.p.) I (intensida d) V (voltios) R (ohmios) I (amperios) R (resistencia) Conexión en serie y conexión en paralelo de resistencias.- Se dice que varias resistencias están en serie cuando van unas detrás de otras. La oposicion al paso de la corriente de varias resistencias en serie es igual a la suma de la oposicion que presenta cada una de ellas. Varias resistencias están en paralelo cuando tienen unidos los extremos en un mismo punto. La intensidad que circula por cada resistencia puesta en paralelo depende del valor de su resistencia. Pasa igual que cuando una cañeria se divide en dos, pasara mas caudal de agua por la que presente mas resistencia, es decir, por la que sea mas ancha y menos rugosa. c) Responder el cuestionario. c.1 Realizar diagramas V= f(I) para materiales que no obedecen la ley de Ohm, como ejemplos. c.2 Como debería ser la resistencia de un conductor perfecto y de un aislante perfecto. Debera ser una resistencia perfecta con poco incremento de error porcentual. c.3 En que consiste la superconductividad. Como su nombre lo indica, son capaces de facilitar la libre circulación de las cargas eléctricas. c.4 Con frecuencia las capacidades de los acumuladores automotrices (baterías) se dan en Amperes-hora (A-h). Que quiere decir esta capacidad?. c.5 En que consiste la dirección convencional de la corriente?. En que esta pueda circular constantemente sin interrupciones.ç MATERIALES. - 5 resistencias eléctricas de diferente valor. 1 amperímetro DC. 1 voltímetro DC. 1 multitester. 1 fuente de energía.
