Ley de Ohm (Fiz109 DS)

Ley de Ohm

Objetivo

Estudiar empíricamente la relación existente entre el voltaje aplicado a un conductor y la corriente eléctrica que circula como resultado de la aplicación del mismo.

Equipamiento

− Computador PC con interfaz PASCO Science Workshop.

− Amplificador de Potencia, PASCO CI-6502

− Circuito RLC, PASCO CI-6512

− Conectores

− Programa Data Studio

Teoría

La Ley de Ohm establece una relación entre voltaje, $LaTeX: V$, aplicado a un conductor y corriente, $LaTeX: I$, circulando a través del mismo.

$LaTeX: V = I \cdot R \qquad\qquad\qquad (1)$

$LaTeX: R$ es la resistencia del conductor. De acuerdo con la Ec. (1), la relación entre $LaTeX: I$ y $LaTeX: V$ es lineal. Un conductor que satisface esta relación es llamado óhmico. Existen conductores en que no se satisface esta relación, debido a cambios en la resistencia por efectos, principalmente térmicos, asociados a la circulación de la corriente.

Montaje Experimental

Conecte el Amplificador de Potencia en el Canal Análogo A de la interfaz sin encenderlo y arme el circuito que muestra la figura 1. El experimento consiste de dos partes:

* voltaje y corriente en una resistencia de $LaTeX: 10 \Omega$

* voltaje y corriente en una ampolleta de $LaTeX: 7.5 V$

Parte A: Resistencia

Procedimiento

1) Conecte los cables a la resistencia de $LaTeX: 10 \Omega$ en el circuito. Mida la resistencia con un óhmetro y anote el valor.

2) Ponga en ejecución el programa Data Studio. Encienda el Amplificador de Potencia.

3) Ajuste la salida para que la amplitud, forma de onda y frecuencia, sean las adecuadas para este experimento. Para ello, siga el siguiente procedimiento:

• Seleccione del menú de sensores el Amplificador de Potencia. Este será conectado en el canal A

• Haga doble clic en el icono y aparecerá una ventana de Generador de Señales, en ella seleccione en la Amplitud, $LaTeX: 3 V$ y en la frecuencia $LaTeX: 0.1 Hz$.

• Seleccione la señal de onda triangular y luego presione el botón Auto. Cierre la ventana

4) Abra el modo osciloscopio y seleccione el Voltaje de Salida (Output Voltaje) y la Corriente del Canal A:

• En el icono del eje vertical seleccione Voltaje de Salida (voltaje), y seleccione $LaTeX: 1V/div$

• En el segundo icono del eje vertical (corriente), y seleccione $LaTeX: 0.5 V/div$.

• En el icono del eje horizontal seleccione la velocidad de barrido $LaTeX: 500 ms/div$.

5) Presione START para iniciar el proceso de recolección de datos, y STOP para terminar.

6) Transfiera los datos de corriente y voltaje para que queden registrados.

Análisis de Datos

a) Grafique $LaTeX: corriente$ versus $LaTeX: tiempo$ y $LaTeX: voltaje$ versus $LaTeX: tiempo$ de la traza obtenida en el punto (5).

b) Compare la pendiente de la curva $LaTeX: corriente$ versus $LaTeX: tiempo$ con la pendiente de la curva voltaje vs. tiempo.

c) Realice el gráfico $LaTeX: V$ versus $LaTeX: I$. ¿Qué representa físicamente la pendiente del gráfico?. Interprete.

Para realizar el análisis estadistico, en la parte inferior izquierda del gráfico debe presionar .Seleccione Ajuste Lineal.

Parte B: Ampolleta.

1) Reemplace la conexión a la resistencia por una conexión a la ampolleta de $LaTeX: 7.5 V$.

2) Cambie la velocidad de barrido a $LaTeX: 500 ms/div$, para ver una porción mayor de la forma de onda.

3) Repita el procedimiento de la PARTE A, para obtener trazas de voltaje y corriente en la pantalla.

4) Imprima la pantalla con las trazas de voltaje y corriente.

Preguntas

a) ¿Se comporta la resistencia de $LaTeX: 10 \Omega$ como un dispositivo “óhmico”? Justifique su respuesta.

b) ¿Se comporta la ampolleta de $LaTeX: 7.5 V$ como un dispositivo “óhmico”? Justifique su respuesta.

c) A partir del gráfico correspondiente, determine el valor experimental de la resistencia de $LaTeX: 10 \Omega$.

d) A partir del gráfico para la ampolleta, estime su resistencia cuando está “fría” y cuando está “caliente”.