Ley de Ohm (Fiz020)

Ley de Ohm

Objetivo

Estudiar la relación entre la diferencia de potencial V y la intensidad de corriente I en una resistencia eléctrica R conectada en un circuito de corriente continua.

Equipamiento

- 1 Tarjeta RLC

- 2 Multimetros

- Fuente de Poder

- Conectores

Introducción

La relación es una definición general de la resistencia de un conductor, aunque esta obedezca o no a la conocida ley de Ohm. La expresión no es un enunciado de esta ley; Ud debe tener presente que un conductor sigue la ley de Ohm sólo si el gráfico es lineal, es decir, si R es independiente de y de .

Es muy común que un novato en términos eléctricos, espere que todos los elementos que conducen corriente eléctrica cumplan con la ley de Ohm, sin embargo ello no es cierto en general. Ud tendrá como misión comparar el comportamiento de una resistencia, de aquellas que se utilizan en electrónica con una ampolleta común. Ambas conducen corriente eléctrica, pero, ¿lo hacen del mismo modo?.

En la práctica los circuitos eléctricos no están formados por una sola resistencia. En la gran mayoría de los casos hay varias resistencias unidas en combinaciones simples o complejas. Esperamos que Ud. verifique el comportamiento de resistencias cuando se conectan en serie (una a continuación de otra), o en paralelo (con entrada y salida común de corriente). Esto le permitirá comprender el concepto de resistencia equivalente.

Parte I: Circuito con una Resistencia Común

Procedimiento

Figura 1

Figura 2: Montaje Experimental

Ud. deberá estudiar el comportamiento de una resistencia por la que hará circular una corriente eléctrica I producida por una diferencia de potencial aplicada entre sus bornes o contactos. Para ello utilizará una fuente de energía eléctrica cuya polaridad deberá tenerla muy presente. No olvide que la corriente (sentido clásico) fluye siempre de potencial alto (+) a potencial bajo (-).

En la figura 1, representa la resistencia de valor desconocido; a y b son sus bornes. La fuente con sus terminales c y d entregará la energía eléctrica para que circule corriente por . Si c es el terminal de potencial alto de la fuente y d el borne de potencial bajo, por lo tanto la corriente circulará desde a hacia b a través de .

1) Arme el circuito de la figura 2. Observe que hay un interruptor abierto. Ello se aconseja para que no circule corriente por el circuito sin que antes haya sido revisado por su ayudante. Este interruptor puede ser el de la fuente o cualquier terminal de cable dejado sin conectar.

2) A fin de comparar al dependencia de la corriente con el voltaje , Ud. deberá modificar el voltaje suministrado por la fuente a fin de confeccionar una tabla de valores versus y el correspondiente gráfico. Para ello será necesario que mida la diferencia de potencial entre a y b con el voltímetro y simultáneamente mida la corriente con un amperímetro

3) Recuerde como debe conectar el voltímetro: en paralelo con , es decir

entre a y b y no olvide que el amperímetro deberá ir en serie con , es decir antes de a o después de b.

4) Tenga presente que todo cable de conexión ideal no tiene resistencia y como una imagen práctica podemos suponerlo de longitud cero. Visto de ese modo da lo mismo hablar de c que de a y del punto d que del punto b.

5) Respecto de la polaridad que debe darle al voltímetro y al amperímetro recuerde que por ellos debe circular alguna corriente y por muy baja que ella sea debe hacerlos de potencial alto (+) a bajo (-).

6) Una vez revisado su circuito ciérrelo y comience a variar el voltaje que entrega la fuente, tomando unos diez pares de datos de e .

Análisis

• Grafique las mediciones.

• Interprete el gráfico. ¿Satisface esta resistencia la ley de Ohm?.

• Evalúe a partir del gráfico la resistencia que usó.

Parte II: circuito con una Ampolleta

Procedimiento

1) Repita el procedimiento descrito en la parte I sustituyendo la resistencia por una ampolleta de linterna.

2) Mida diez pares de valores e teniendo cuidado de no quemar la ampolleta al pasar una corriente muy alta. Sin embargo, es deseable que la máxima corriente que pase por el filamento no sea tan pequeña como para que la ampolleta no llegara siquiera a ponerse roja.

3) Ejecute el experimento. Acumule sus mediciones en una tabla , . Lleve los pares de valores a un gráfico versus .

Análisis

• Analice el gráfico y compárelo con el obtenido en la parte I.

• Resuma sus conclusiones.

Parte III: Circuito con dos Resistencias en Serie.

Procedimiento

1) Elija dos resistencias y suponga que cada una satisface la Ley de Ohm. ¿Qué ocurrirá al combinarlas en serie?.

2) Arme el circuito de la figura 3. Entre a y b aparece y entre b y e la resistencia .

Figura 3 : resistencias en serie

3) Mida con el voltímetro la diferencia de potencial entre a y b, luego entre b y e y finalmente entre a y e.

4) ¿Hay alguna relación entre estos tres valores?. Anote la corriente que indica el amperímetro en cada caso.

Análisis

• Aplique la ley de Ohm a cada resistencia. Calcule y .

• Aplique la ley de Ohm al conjunto como si entre a y e hubiese una sola resistencia. Calcule equivalente.

Preguntas

a) ¿Hay alguna relación entre , y equivalente?.

b) ¿A qué factores puede atribuir la discrepancia entre lo obtenido y lo esperado, si es que existe?.

Parte IV: Circuito con dos Resistencias en Paralelo

Finalmente suponga que cada una de las dos resistencias elegidas satisface la ley de Ohm y combínelas en paralelo. ¿Cómo se comportaran?.

Procedimiento

1) Arme el circuito de la figura 4.

Figura 4: Resistencias en Paralelo

2) Mida la diferencia de potencial entre a y b y la corriente que “sale” de b o bien la que entra por a. Calcule la resistencia equivalente del par.

3)Coloque el amperímetro entre y el nudo b (confluencia de tres o mas contactos). Mida la corriente que “sale” de .

4) Coloque el amperímetro entre y el nudo b. Mida la corriente que “sale” de .

Análisis

• Con estos valores calcule y . Compárelos con R equivalente. ¿Satisfacen una relación esperada?.

• Compare los valores de las corrientes que atraviesan por y con la corriente total medida por el conjunto. ¿Satisfacen una relación esperada?.

Preguntas

a) ¿A qué atribuye la discrepancia entre lo obtenido y lo esperado si es que existe?.

b) Resuma sus conclusiones.