Instrumentación y ley de OHM
Experiencia
Nº 3
I.- 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 construir circuitos eléctricos simples.
II.- MATERIALES:
- Switch
(Interruptor)
- Reostato
- Sistema
UNITR@IN
IV.- PROCEDIMIENTO:
1.-
Llenar la tabla 1 con los valores de las resistencias del tablero de resistencias con sus respectivas tolerancias.
2.- Arme el siguiente
circuito de la figura 3, (recuerde que los únicos dispositivos que tienen polaridad son los instrumentos de medida y la fuente de tensión). Para un buen armado del circuito
no coloque los instrumentos de medida. Imagine que un amperímetro es un corto circuito y un voltímetro debe ser
ignorado en el circuito a armar. (no encienda la fuente hasta que el profesor
de el visto bueno de las conexiones, el alumno se responsabiliza por el deterioro de cualquier elemento antes
de revisado por el
profesor).
NOTA: Aplicando la Ley de Ohm, determine la resistencia mínima que debe colocar como carga a la fuente para que opere correctamente; las fuentes en uso son de 5 amperios como máximo (salida DC de 6
Voltios) y
1.5 amperios como mínimo (salida CD de 1.5Voltios).
3.- Ahora
coloque el voltímetro en paralelo al elemento en el cual desea conocer
su voltaje, observando la polaridad de la fuente, luego coloque el amperímetro en serie al elemento por el cual circulará la corriente
a medir, también observando la
polaridad de la fuente, no la del
otro instrumento de medida.
4.-
Una vez revisado el circuito proceda a tomar las medidas.
(Recuerde que una conexión floja puede
hacerle incurrir en una lectura errónea
de los instrumentos).
5.- Complete la tabla 2 variando el valor de las resistencias (década) y con los datos obtenidos
de voltaje y corriente del circuito, considere el
error del instrumento respectivo.
TABLA 1
1° BANDA
|
2° BANDA
|
3° BANDA
|
4° BANDA
|
Valor de R
RESINTENCIA
|
|
1
|
verde
|
marrón
|
negro
|
dorado
|
51Ω ±5%
|
2
|
gris
|
rojo
|
negro
|
dorado
|
82 ±5%
|
3
|
azul
|
gris
|
marrón
|
dorado
|
680 ±5%
|
4
|
rojo
|
negro
|
marrón
|
dorado
|
200 ±5%
|
5
|
marrón
|
negro
|
marrón
|
marrón
|
100 ±1%
|
6
|
verde
|
azul
|
negro
|
dorado
|
560 ±5%
|
6.- Repita el paso 5 usando
el tablero de resistencias y complete la tabla 3.
Tabla
2
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
10
|
|
R(W)
|
10
|
15
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
45
|
50
|
60
|
I(A)
|
0.3
|
0.24
|
0.2
|
0.175
|
0.15
|
0.14
|
0.125
|
0.12
|
0.1
|
0.08
|
V(V)
|
2.9
|
3.5
|
4
|
4.25
|
4.5
|
4.75
|
5
|
5
|
5.1
|
5.4
|
Tabla 3
01
|
02
|
03
|
04
|
05
|
06
|
|
R(W)
|
51
|
82
|
100
|
200
|
330
|
510
|
I(A)
|
0.1
|
0.075
|
0.05
|
0.025
|
0.0125
|
0.01
|
V(V)
|
5.1
|
5.5
|
5.7
|
6.1
|
6.3
|
6.4
|
V.- CUESTIONARIO:
1.- ¿Cuantas
escalas poseen los instrumentos? (describa
cada uno de ellos),
Indique su mínima y máxima
lectura en cada escala.
- El instrumento utilizado fue un
Multímetro simple. Este tiene escalas de 100 ohmios, 200 ohmios, 1000ohmios, 2
kilo-ohmios, 1000 kilo-ohmios y 2000 kilo-ohmios. En cada escala se tiene una
determinada precisión. La lectura mínima es de 10 ohmios y la máxima de 2000
kilo-ohmios.
El
amperímetro tenía 3 escalas (1,5; 3,0 y 15 A )
El
Voltímetro tenía 3 escalas (1,5; 3,0
y 3,0 V)
Se
determinó la mínima y máxima lectura del voltímetro y del Amperímetro en c/u de sus escalas.
AMPERÍMETROS:
Escala
1,5 A: Lectura mínima 0,001
A , lectura máxima 1,5 A
Escala
3,0 A: Lectura mínima 0,02 A ,
lectura máxima 3,0 A
Escala
15 A: Lectura Mínima 0,1 A ,
lectura máxima 15 a
VOLTÍMETRO:
Escala
1,5 V: Lectura Mínima 0,025 V, Lectura Máxima 1,5 V
Escala
3,0 V: Lectura Mínima 0,05 V, lectura Máxima 3,0 V
Escala
30 V. Lectura Mínima 0,5 V, Lectura máxima 30 V
2.- Explique
por que existe una diferencia entre
el valor calculado y medido
para las tablas 1y 2.
·
Siempre se da una diferencia numérica entre
los valores calculados por fórmula, y medidos por los instrumentos. En este
caso, el calor varía porque las resistencias ofrecen una resistividad inexacta
controlada por sus tolerancias. Por ello, mediante fórmulas no se pude saber
con exactitud cual es el valor real del calor que disipan, sino un valor
aproximado en función de la resistencia
hallada por su código de colores. El instrumento en cambio mide el valor real
de la resistencia. He allí la fuente de la variación.
3.- Investigue
por que los transformadores poseen un
núcleo de hierro laminado, es decir no usan un núcleo de hierro sólido.
Se denomina
transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o
disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente
alterna de forma tal que su producto
permanezca constante (ya que la potencia que se
entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene
que ser igual a la que se obtiene a la salida. Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno
de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos
bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Este conjunto de vueltas se denominan: Bobina
primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y
Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje
transformado. Por lo tanto si el transformador tuviera el núcleo de hierro
sólido no se produciría la disminución de la entrada de voltaje.
4.- Investigue
de que otra manera se determina el valor de una resistencia. (sin código de colores).
-El valor de las resistencia tambien se puede
calcular mediante la ley de ohm V=IR, otra forma de encontrar su valor es
sabiendo que la resistencia de un conductor
depende de la longitud del mismo (
), de su sección (
), del tipo de
material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura constante (20 ºC), la
resistencia viene dada por la siguiente expresión:
es la
-También podemos
hallar el valor de resistencia haciendo uso de un instrumento de medición.
5.- ¿A que
se le llama “resistencias de
Precisión”?, de ejemplos de su nomenclatura.
Resistencias de precisión
Son aquellas cuyo valor se ajusta con errores de 100
partes por millón o menos y tienen además una variación muy pequeña con la
temperatura, del orden de 10 partes por millón entre 25 y 125 grados Celsius.
Este componente tiene una utilización muy especial en circuitos analógicos, con
ajustes muy estrechos de las especificaciones, para más datos recurrir a
manuales de Vishay, entre otros. Este tipo de componente logra su precisión
tanto en su valor, como en su especificación de temperatura debido que la misma
debe ser considerado un sistema, donde los materiales que la comportan
interactúan para lograr su estabilidad. Un film metálico muy fino se pega a un
aislador como el vidrio, al aumentar la temperatura, la expansión térmica del
metal es mayor que la del vidrio y esto produce en el metal una fuerza que lo
comprime reduciendo su resistencia eléctrica, el coeficiente de variación de
resistencia del metal con la temperatura es positivo, la suma casi lineal de
estos factores hace que la resistencia no varíe o que lo haga mínimamente
La
nomenclatura de una resistencia de precisión se da también con el código de
colores como en una resistencia normal, pero teniendo en cuenta que una
resistencia de precisión posee 5 bandas.
Ejemplo: Ahora vemos rojo-naranja-amarillo-verde-marrón.
La combinación nos daría el valor 23400000 Ω = 23,4 MΩ, la resistencia
tendría una tolerancia del 1% (marrón),
6.- ¿Qué factor determina
la calidad de un buen transformador y
como se obtiene este?
¿Qué
forma debe tener el lazo de histéresis este buen transformador?
Los factores que determinan la calidad de un buen
transformador son :
-Un aceite muy aislante.
-Una superficie de sección sobrada.
-Una buena refrigeración.
-Una buena calidad del núcleo .. y una chapas del entrehierro muy bien aisladas.
-Un aislante de los cables resistente al envejecimiento y bien aislados.
-Unos buenos disyuntores por sobrecorriente y por FUGA.
-Una protección excelente ante lluvias y POLVO, y a la vez ventilado por aire desecado por condensación en un radiador frio.
La histéresis es la tendencia de
un material a conservar una de sus propiedades,
en ausencia del estímulo que la ha generado. Podemos encontrar diferentes
manifestaciones de este fenómeno. Por extensión se aplica a fenómenos que no
dependen sólo de las circunstancias actuales, sino también de cómo se ha
llegado a esas circunstancias.
7.- ¿Que es
campo Coercitivo y campo remanente?, Explique las bondades e inconvenientes
de estos.
Muchos materiales ferromagnéticos tienen memoria
de su estado magnético previo: cuando
desaparece el campo externo los dominios mantienen en parte sus orientaciones
anteriores, y el material conserva una magnetización remanente. Al invertir el
sentido del campo externo aplicado se describe otra curva hasta que el material
queda magnetizado en sentido contrario. Si se repite el proceso se obtiene el
ciclo completo de histéresis. El valor 
cuando H
alcanza un valor nulo (diminuyendo desde
la saturación) se denomina campo remanente o remanencia del
material. El valor de H cuando llega a valer cero (al aumentar H en sentido inverso
desde la saturación) se denomina campo coercitivo o coercitividad
del medio. Ambos valore caracterizan al material ferromagnético. Se produce histéresis al someter al núcleo a un campo creciente, los imanes elementales giran para orientarse según el sentido del campo. Al decrecer el campo, la mayoría de los imanes elementales recobran su posición inicial, sin embargo, otros no llegan a alcanzarla debido a los rozamientos moleculares conservando en mayor o menor grado parte de su orientación forzada, haciendo que persista un magnetismo remanente que obligue a cierto retraso de la inducción respecto de la intensidad de campo.
Ley de OHM
I.- OBJETIVOS:
1. Verificar
experimentalmente la ley de Ohm.
2. Obtener el comportamiento
del voltaje y la corriente en elementos resistivos con el fin de iniciar el
estudio de circuitos eléctricos simples.
3. Diseñar y construir
circuitos eléctricos simples.
II.- MATERIALES:
·
Multimetro
Metra (si se dispone de él), con una resistencia(shunt,)o con una entrada de
medicion de la interfaz Unitrain-I y el amperímetro virtual.
IV.-PROCEDIMIENTO
Si desea realizar la
medición por medio del multimetro metrhit, podrá observar el cableado en la
animación siguiente.
Abra el instrumento
virtual Fuente de tensión continua a través de la opción de menú Instrumentos
| Fuentes de tensión | Fuente de tensión continua, o también
pulsando la siguiente imagen, y seleccione los ajustes que se detallan en la
tabla siguiente. Encienda a continuación el instrumento por medio de la tecla
POWER.
AJUSTES DE LA FUENTE DE TENSION
CONTINUA
|
|
Rango:
|
10 V.
|
Tensión
de salida:
|
0
V.
|
Abra el instrumento
virtual Voltímetro A a través de la opción de menú Instrumentos |
Instrumentos de medición | Voltímetro A, o también pulsando la
siguiente imagen y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla
siguiente.
En el caso de que realice
la medición de corriente empleando el amperímetro virtual, abra el instrumento Amperímetro
B a través de la opción de menú Instrumentos | Instrumentos de
medición | Amperímetro B, o también pulsando la siguiente imagen, y
seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente.
Ahora, ajuste en el
instrumento Fuente de tensión continua una tensión de 1 V. Mida el valor
de la corriente resultante en miliamperios y anote el valor obtenido en la
correspondiente fila de la tabla siguiente. Ahora, eleve la tensión en pasos de
1 V y anote de la misma menra en la talba. (Nota: En el caso de que emplee el
amperímetro virtual y se ilimine de “overload”, ebera seleccionar el siguiente
rango de medición mas elevado). Si pulsa la pestaña “Diagrama” de la tabla,
podrá visualizar gráficamente la característica I/u resultante.
VARIACION DEL VOLTAJE Y LA CORRIENTE
MANTENIENDO LA RESISTENCIA CONSTANTE.
TABLA 1
Voltaje(v)
|
0.975
|
0.775
|
0.625
|
0.5
|
0.4
|
0.275
|
1.5
|
Intensidad (I)
|
0.8
|
0.6
|
0.5
|
0.4
|
0.3
|
0.2
|
0.1
|
VARIACION DE LA CORRIENTE Y LA
RESISTENCIA, MANTENIENDO CONSTANTE EL VOLTAJE.
Usemos el mismo circuito de la figura 1,
observe y anote en la tabla 2 los valores de corriente cuando cambian los
valores de R en la caja de resistencias conservando constante la diferencia de
potencial entre lo terminales de la misma
Para conseguir esto varíe la posición del cursor del reostato para cada
lectura.
Resistencia
(
 ) |
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Intensidad (I)
|
0.64
|
0.3
|
0.22
|
0.15
|
0.12
|
0.1
|
0.08
|
VARIACION DE LA DIFERENCIA DE POTENCIAL Y
LA RESISTENCIA MANTENIENDO CONSTANTE LA CORRIENTE.
Arme el circuito de la figura 2. Varíe
los valores de la resistencia en la caja y para cada valor 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 del reostato.
Resistencia
(
) |
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Intensidad
(I)
|
0.64
|
0.3
|
0.22
|
0.15
|
0.12
|
0.1
|
0.08
|
V.-CUESTIONARIO
1.-Grafique en un papel milimetrado e interprete V vs I usando
los valores de la tabla 1. Determine el valor de la pendiente de la misma y
compare este valor con el considerado en la caja de resistencias.
2.-Grafique en un papel milimetrado e interprete I vs R usando
los valores de la tabla 2. Bajo que arreglo de la variable R será una línea
recta. Grafique los datos obtenidos y calcule la pendiente de la recta que se
mantuvo constante para la obtención de los datos.
3.-Grafique en un papel milimetrado e interprete V vs R usando
los valores de la tabla 3. Determine el valor de la pendiente y compare este
valor con la intensidad de corriente que se consideró como constante.
4.-Considere una lámpara de
aproximadamente 50,5W
y por la cual pasa una corriente de 25 mA ¿Cuál es el voltaje aplicado? ¿Se
cumplirá la ley de OHM? Explique.
Este
resultado solo se mantiene por un momento pues realmente no se cumple la ley de
Ohm debido a que la resistencia en un conducto depende de su longitud, de su
sección transversal y de la temperatura a la que está funcionando.
Cuando
se trata de una lámpara, al calentarse esta aumenta la resistencia del
filamento del conductor.
5.-Con respecto a la ley de Ohm
podemos decir que:
i) Se cumple en materiales conductores
y semiconductores: La ley de Ohm no se cumple
para los materiales semiconductores. (F)
ii) La pendiente de la grafica voltaje
vs. Intensidad da como resultado el valor de la resistencia: La grafica Voltaje vs.
Intensidad describe una recta cuya pendiente, según la ley de Ohm, corresponde
al valor aproximado de la resistencia que gobierna al circuito. (V)
iii) Que ley de matemática que la
gobierna es I=V/R y sirve tanto para corriente continua como alterna: La ley de Ohm se cumple tanto para corriente continua, pero no
para corriente alterna. (F)
A)VVV B)VVF C)FVF D)VVV
E)VFF
6.-En el siguiente diagrama si A=50mA
de la fuente es 1,5v y el valor de R=20. Ohmios. ¿Cuál es el valor de la
resistencia del reostato?
-Por la Ley de Ohm, sabemos que:
V = IR, que es lo mismo: R = V
I
Entonces remplazando los datos: 20 + r = 1,5
50x10
, que resulta r = 10Ω
, que resulta r = 10Ω
7.-En el circuito de la pregunta 6 si
le cambiamos la polaridad indicar la verdad (V) ó
Falsedad (F) de las siguientes proposiciones:
i) El voltímetro marca el voltaje de
salida de la fuente. (V)
Es verdadero puesto que la función de
un voltímetro es medir el voltaje de salida de la fuente de alimentación.
ii) La corriente que pasa por r no es
la misma que pasa por R. (F)
Es falso pues la resistencia en un
voltímetro es muy grande, siendo la intensidad de corriente muy pequeño (I
) así la
corriente que circula sobre el circuito pasa por r y R.
) así la
corriente que circula sobre el circuito pasa por r y R.
iii) R y r están conectados en serie.
(V)
Es verdadero pues es evidente ya que
sobre r y R circula la misma intensidad de corriente eléctrica por lo ya
explicado anteriormente.
A) VVV B)
VVF C)
VFV D) VFF E)
FVV
8.-Considere el circuito de la figura1 de la ley de ohm.
Si el amperímetro registra una corriente de 0,25A y el voltímetro marca 1V.
Sabiendo que la resistencia total del reóstato, de 10
y que el cursor
en el que se encuentra exactamente a la mitad de su longitud indique la verdad
o falsedad de las siguientes proposiciones:
y que el cursor
en el que se encuentra exactamente a la mitad de su longitud indique la verdad
o falsedad de las siguientes proposiciones:
i)
El valor de resistencia R
es de 4
ii)
El voltaje en la fuente
de fem es de 5V
iii)
La corriente que pasa por
la fuente es de 0,5A
A) VVV B)
VVF C)
VFV D) VFF E)
FVV
i)
Verdadero: De acuerdo con la ley de
Ohm, el valor de R viene dado por R=V/I. En este caso: R=1V/0.25A=4ohmios.
ii)
Falso: El voltaje de la FEM. también es 1V, pues el
voltímetro marca dicho potencial en un punto que está en paralelo.
iii)
Verdadero: Hallando la resistencia
equivalente entre los dos puntos en paralelo se obtuvo un valor aproximado de 2
ohmios. Luego, como el voltaje de la
FEM. es de 1V, por la ley de Ohm se tiene que
I=1V/2ohmios=0.5ª
VI.-CONCLUSIONES
·
La
presente experiencia realizada nos deja como conclusión el haber podido de
alguna manera comprender el uso de los materiales e instrumentación que usaremos a lo largo de las diversas
experiencias que veremos más adelante ,
así como también su correcta disposición para realizarlas experiencias sin
deteriorar el material. Pero por el poco tiempo solo se trabajo
·
Esta
la Ley de Ohm se cumple con mucha
precisión en muchos de los conductores eléctricos que podemos encontrar en la
vida común, con un gran intervalo de voltaje y de corriente, así como también
la temperatura. Sin embargo, para muchas sustancias especialmente en los
semiconductores, por lo que concluimos que esta ley no se llega a cumplir.
·
Creemos que en todo circuito eléctrico intervienen tres
factores los cuales son: la tensión en voltios, la intensidad en amperios y la
resistencia en Ohms. La tensión esta determinada por la naturaleza de la fuente
de alimentación y es por sí misma independiente de las demás. La resistencia está determinada
por la oposición que ofrece el circuito interno el cual depende de la sección,
longitud y material de la resistencia. Y por último la intensidad que viene a
ser la relación existente entre la tensión y la resistencia del circuito
·
En
el uso de los instrumentos virtuales nos llevo un cierto tiempo aprenderlos,
pero al final llegamos a trabajar los experimentos de las resistencias en serie
y paralelo.
VI.-BIBLIOGRAFIA:
· Guía
de Laboratorio de Física III
· Física
Juan Tauro del Pino
Segundo Sáenz Gálvez
Marcelo Alonso – Edward Finn
·
Paginas
web visitadas:
http://dieumsnh.qfb.umich.mx/Fisca/ley_ohm.htm
http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/lyohmt/tem1_2_.htm
http://usuarios.lycos.es/lafisica/leydeohm.htm
http://www.ucab.edu.ve/ingenieria/informatica/labfisica/practica1.pdf
hhtp://wikipedia.com
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