Ley de Ohm (Fiz 153) - Revision history

WikiSysop: /* Parte B: Ampolleta */

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‎Parte B: Ampolleta

WikiSysop: /* Parte A: Resistencia */

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‎Parte A: Resistencia

WikiSysop: /* Montaje Experimental */

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‎Montaje Experimental

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‎Teoría

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2011-07-26T20:13:04Z

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==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

- 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, <math>V</math>, aplicado a un conductor y corriente, <math>I</math>, circulando a través del mismo.

:<center><math>V=I \cdot R \qquad\qquad\qquad (1)</math></center>

De acuerdo con la Ec. (1), la relación entre <math>I</math> y <math>V</math> es lineal y está caracterizada por una constante llamada Resistencia <math>(R)</math>. 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 asociados a la circulación de la corriente, por ejemplo: efectos térmicos.

Las dos formas básicas de conectar dos conductores de resistencias <math>R_1</math> y <math>R_2</math> son en serie (comparten uno de sus extremos) y en paralelo (comparten ambos extremos). En la figura 1 se muestra el diagrama de un circuito cerrado alimentado por una pila que entrega un voltaje constante, en ambas configuraciones. Este circuito tendrá una resistencia equivalente que corresponde a la "unión" de ambas resistencias y se calcula diferente para cada caso:

a) En serie:

:<center><math>R_E=R_1+R_2 \qquad\quad\qquad (2)</math></center>

b) En paralelo:

:<center><math>R_E=\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}} \qquad\quad\qquad (3)</math></center>

[[File:Resist1.png|center|thumb|400px| Figura 1: Diagrama de 2 resistencias conectadas en serie y en paralelo.]]

===Montaje Experimental===

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

- Voltaje y corriente en una resistencia de <math>10 \Omega</math>

- Voltaje y corriente en una ampolleta de <math>7.5 V</math>

- Conecte la resistencia de <math>10 \Omega</math> como muestra en la figura 2.

[[File:Montaje1530.png|center|thumb|400px| Figura 2: Diagrama del montaje experimental.]]

==Parte A: Resistencia==

# Ejecute el programa Data Studio. Encienda el Amplificador de Potencia.
# Ajuste la salida para que la amplitud, forma de onda y frecuencia, sean lasadecuadas para este experimento. Para ello, siga el siguiente procedimiento :
#: a) Seleccione del menú de sensores el '''Amplificador de Potencia'''. Este será conectado en uno de los canales.
#: b) Haga doble clic en el icono y aparecerá una ventana de Generador de Señales, en ella seleccione en la '''Amplitud''', <math>3 V</math> y en la '''frecuencia''' <math>0.1 Hz</math>.
#: c) Seleccione la señal de onda triangular y luego presione el botón '''Auto'''. Cierre la ventana.

'''-NOTA:''' En caso de que '''NO''' disponga del Amplificador de Potencia. La alimentación se reemplaza activando '''Salida de Señal''' y seleccionando los mismos valores de amplitud y frecuencia.
Asegúrese de seleccionar '''Corriente de Salida''' en Mediciones.

3. Grafique voltaje v/s tiempo (V v/s t) y voltaje v/s corriente (V v/s I)

4. Luego presione '''START (Inicio)''' para iniciar el proceso de recolección de datos, y '''STOP (Detener)''' para terminar. Recuerde SIEMPRE guardar y respaldar sus datos.

5. Para realizar un ajuste lineal de los datos ir al lado inferior izquierdo del gráfico y presionar '''Fit (ajustar)''' y seleccione '''Lineal Fit (Ajuste Lineal)'''.

6. Mida la pendiente de la recta ajustada con su respectivo error.

7. Conecte las resistencias de <math>33 \Omega</math> y <math>100 \Omega</math> en SERIE como muestra la figura 3 y calcule la resistencia equivalente a partir del gráfico y compare con el valor teórico utilizando la ecuación 2.

8. Conecte las resistencias de <math>33 \Omega</math> y <math>100 \Omega</math> en PARALELO como muestra la figura 3. Calcule la resistencia equivalente a partir del gráfico y compare con el valor teórico utilizando la ecuación 3.

[[File:Montaje1530_2.png|center|thumb|500px| Figura 3: Resistencias de <math>33 \Omega</math> y <math>100 \Omega</math> conectadas en paralelo (izquierda) y en serie (derecha). Para la conexión en paralelo utilzar un cable extra entre los terminales de ambas resistencias (cable de conectores redondos).
.]]

===Análisis de Datos===

Estas son preguntas referentes a los resultados de los experimentos. Les servirán de guía para redactar la sección de análisis y conclusiones del informe.
* ¿Qué representa físicamente la pendiente del gráfico V v/s I ?
* ¿Se comportan las resistencias como dispositivos “''óhmicos''”?
* ¿Cómo se comparan porcentualmente los valores obtendios teóricamente (de fábrica) y experimentalmente (valor de las pendientes) para cada caso?
* ¿Cuál es la resistencia de los cables conectores?
* ¿De qué parámetros depende la resistencia?

==Parte B: Ampolleta==

# Reemplace la conexión a la resistencia por una conexión a la ampolleta de <math>7.5 V</math>.
# Repita el procedimiento de la PARTE A hasta el paso 6 para obtene los gráficos V v/s t y V v/s I .
# A partir del gráfico para la ampolleta, estime su resistencia cuando está “fría” y cuando está “caliente”.

===Análisis de Datos===

Estas son preguntas referentes a los resultados de los experimentos. Les servirán de guía para redactar la sección de análisis y conclusiones del informe.

* ¿Se comporta la ampolleta como un dispositivo “''óhmico''”?
* ¿Para qué voltajes la ampolleta está más caliente?
* ¿Cómo se relacionan su temperatura con su brillo?
* ¿Por qué se observa una curva distinta la primera vez que se calienta y enfría?
* ¿Qué sucede con el transporte de electrones en el conductor cuando se calienta?

@@ Line 96: / Line 96: @@
-# Reemplace la conexión a la resistencia por una conexión a la ampolleta de <math>7.5 V</math>.
+# Reemplace la conexión a la resistencia por una conexión a la ampolleta de <m>7.5 V</m>.
 # Repita el procedimiento de la PARTE A hasta el paso 6 para obtene los gráficos V v/s t y V v/s I .
 # A partir del gráfico para la ampolleta, estime su resistencia cuando está “fría” y cuando está “caliente”.

@@ Line 59: / Line 59: @@
 # Ajuste la salida para que la amplitud, forma de onda y frecuencia, sean lasadecuadas para este experimento. Para ello, siga el siguiente procedimiento :
 #: a) Seleccione del menú de sensores el '''Amplificador de Potencia'''. Este será conectado en uno de los canales.
-#: b) Haga doble clic en el icono y aparecerá una ventana de Generador de Señales, en ella seleccione en la '''Amplitud''', <math>3 V</math> y en la '''frecuencia''' <math>0.1 Hz</math>.
+#: b) Haga doble clic en el icono y aparecerá una ventana de Generador de Señales, en ella seleccione en la '''Amplitud''', <m>3 V</m> y en la '''frecuencia''' <m>0.1 Hz</m>.
 #: c) Seleccione la señal de onda triangular y luego presione el botón '''Auto'''. Cierre la ventana.
@@ Line 74: / Line 74: @@
 . Mida la pendiente de la recta ajustada con su respectivo error.
-. Conecte las resistencias de <math>33 \Omega</math> y <math>100 \Omega</math> en SERIE como muestra la figura 3 y calcule la resistencia equivalente a partir del gráfico y compare con el valor teórico utilizando la ecuación 2.
+. Conecte las resistencias de <m>33 \Omega</m> y <m>100 \Omega</m> en SERIE como muestra la figura 3 y calcule la resistencia equivalente a partir del gráfico y compare con el valor teórico utilizando la ecuación 2.
-. Conecte las resistencias de <math>33 \Omega</math> y <math>100 \Omega</math> en PARALELO como muestra la figura 3. Calcule la resistencia equivalente a partir del gráfico y compare con el valor teórico utilizando la ecuación 3.
+. Conecte las resistencias de <m>33 \Omega</m> y <m>100 \Omega</m> en PARALELO como muestra la figura 3. Calcule la resistencia equivalente a partir del gráfico y compare con el valor teórico utilizando la ecuación 3.
-[[File:Montaje1530_2.png|center|thumb|500px| Figura 3: Resistencias de <math>33 \Omega</math> y <math>100 \Omega</math> conectadas en paralelo (izquierda) y en serie (derecha). Para la conexión en paralelo utilzar un cable extra entre los terminales de ambas resistencias (cable de conectores redondos).
+[[File:Montaje1530_2.png|center|thumb|500px| Figura 3: Resistencias de <m>33 \Omega</m> y <m>100 \Omega</m> conectadas en paralelo (izquierda) y en serie (derecha). Para la conexión en paralelo utilzar un cable extra entre los terminales de ambas resistencias (cable de conectores redondos).
 .]]
@@ Line 92: / Line 92: @@
 * ¿Cuál es la resistencia de los cables conectores?
 * ¿De qué parámetros depende la resistencia?
 ==Parte B: Ampolleta==

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 Conecte el Amplificador de Potencia en el Canal Análogo A de la interfaz <u>sin encenderlo</u> y arme el circuito que muestra la figura 1.  El experimento consiste de dos partes:
-- Voltaje y corriente en una resistencia de <math>10 \Omega</math>
+- Voltaje y corriente en una resistencia de <m>10 \Omega</m>
-- Voltaje y corriente en una ampolleta de <math>7.5 V</math>
+- Voltaje y corriente en una ampolleta de <m>7.5 V</m>
-- Conecte la resistencia de <math>10 \Omega</math> como muestra en la figura 2.
+- Conecte la resistencia de <m>10 \Omega</m> como muestra en la figura 2.
 [[File:Montaje1530.png|center|thumb|400px| Figura 2: Diagrama del montaje experimental.]]
 ==Parte A: Resistencia==

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 ===Teoría===
-La ''Ley de Ohm'' establece una relación entre voltaje, <math>V</math>, aplicado a un conductor y corriente, <math>I</math>, circulando a través del mismo.
+La ''Ley de Ohm'' establece una relación entre voltaje, <m>V</m>, aplicado a un conductor y corriente, <m>I</m>, circulando a través del mismo.
-:<center><math>V=I \cdot R \qquad\qquad\qquad (1)</math></center>
+:<center><m>V=I \cdot R \qquad\qquad\qquad (1)</m></center>
-De acuerdo con la Ec. (1), la relación entre <math>I</math> y <math>V</math> es lineal y está caracterizada por una constante llamada Resistencia <math>(R)</math>. 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 asociados a la circulación de la corriente, por ejemplo: efectos térmicos.
+De acuerdo con la Ec. (1), la relación entre <m>I</m> y <m>V</m> es lineal y está caracterizada por una constante llamada Resistencia <m>(R)</m>. 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 asociados a la circulación de la corriente, por ejemplo: efectos térmicos.
-Las dos formas básicas de conectar dos conductores de resistencias <math>R_1</math> y <math>R_2</math> son en serie (comparten uno de sus extremos) y en paralelo (comparten ambos extremos). En la figura 1 se muestra el diagrama de un circuito cerrado alimentado por una pila que entrega un voltaje constante, en ambas configuraciones. Este circuito tendrá una resistencia equivalente que corresponde a la "unión" de ambas resistencias y se calcula diferente para cada caso:
+Las dos formas básicas de conectar dos conductores de resistencias <m>R_1</m> y <m>R_2</m> son en serie (comparten uno de sus extremos) y en paralelo (comparten ambos extremos). En la figura 1 se muestra el diagrama de un circuito cerrado alimentado por una pila que entrega un voltaje constante, en ambas configuraciones. Este circuito tendrá una resistencia equivalente que corresponde a la "unión" de ambas resistencias y se calcula diferente para cada caso:
 a) En serie:
-:<center><math>R_E=R_1+R_2 \qquad\quad\qquad (2)</math></center>
+:<center><m>R_E=R_1+R_2 \qquad\quad\qquad (2)</m></center>
 b) En paralelo:
-:<center><math>R_E=\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}} \qquad\quad\qquad (3)</math></center>
+:<center><m>R_E=\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}} \qquad\quad\qquad (3)</m></center>
 [[File:Resist1.png|center|thumb|400px| Figura 1: Diagrama de 2 resistencias conectadas en serie y en paralelo.]]