Fis1530 Fis 152 DS

Revision as of 00:42, 28 May 2011

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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, $LaTeX: V$ , aplicado a un conductor y corriente, $LaTeX: I$ , circulando a través del mismo.

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

De acuerdo con la Ec. (1), la relación entre $LaTeX: I$ y $LaTeX: V$ es lineal y está caracterizada por una constante llamada Resistencia $LaTeX: (R)$ . 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 $LaTeX: R_1$ y $LaTeX: R_2$ 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 $LaTeX: R_E=R_1+R_2$ (2)

b) En paralelo $LaTeX: R_E=\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}}$ (3)

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 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 $LaTeX: 7.5 V$

- Conecte la resistencia de $LaTeX: 10 \Omega$ como muestra en la figura 2.

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, $LaTeX: 3 V$ y en la frecuencia $LaTeX: 0.1 Hz$ .
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 $LaTeX: 33 \Omega$ y $LaTeX: 100 \Omega$ 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 33 \Omega y 100 \Omega 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.

Figura 3: Resistencias de $LaTeX: 33 \Omega$ y $LaTeX: 100 \Omega$ 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 $LaTeX: 7.5 V$ .
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 37: / Line 37: @@
 b) En paralelo  <math>R_E=\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}}</math>      (3)
-[[File:Resist1.png|center|thumb|500px| Figura 1: Diagrama de 2 resistencias conectadas en serie y en paralelo.]]
+[[File:Resist1.png|center|thumb|400px| Figura 1: Diagrama de 2 resistencias conectadas en serie y en paralelo.]]
 ====Montaje Experimental====
@@ Line 50: / Line 50: @@
-[[File:Montaje1530.png| Figura 2: Diagrama del montaje experimental]]
+[[File:Montaje1530.png|center|thumb|400px| Figura 2: Diagrama del montaje experimental.]]
-====Parte A: Resistencia====
+===Parte A: Resistencia===
@@ Line 63: / Line 63: @@
-'''-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.
+'''-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.
+Asegúrese de seleccionar '''Corriente de Salida''' en  Mediciones.
+. Grafique voltaje v/s tiempo (V v/s t) y voltaje v/s corriente (V v/s I)
+. Luego presione '''START (Inicio)''' para iniciar el proceso de recolección de datos, y '''STOP (Detener)''' para terminar. Recuerde SIEMPRE guardar y respaldar sus datos.
+. 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)'''.
+. 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 '''33 \Omega''' y '''100 \Omega''' 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?
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