Electrotecnia

LABORATORIO Nº 1

ELEMENTOS DE LABORATORIO, LEY DE OHM Y MEDIDA DE RESISTENCIAS

OBJETIVOS

Objetivo General:

Conocer y determinar los componentes básicos de los circuitos eléctricos y conocer su utilización

Objetivos Específicos:

Verificar la ley de Ohm utilizando resistencias variables y no variables

Saber utilizar los instrumentos como amperímetro y ohmímetro además de cómo colocarlos.

FUNDAMENTO TEÓRICO.

Definiciones

Resistencia, propiedad de un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de una corriente eléctrica. La unidad de resistencia es el ohmio Ω.

Aislante, cualquier material que conduce mal el calor o la electricidad y que se emplea para suprimir su flujo.

Voltaje, potencial eléctrico expresado en voltios

Intensidad, magnitud que representa la carga que circula por unidad de tiempo a través de una sección determinada de un conductor. Su símbolo es I, y se mide en amperios (A).

Voltio, unidad que mide la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. El potencial eléctrico está relacionado con la energía potencial eléctrica.

Ohm, la corriente fluye por un circuito eléctrico siguiendo varias leyes definidas. La ley básica del flujo de la corriente es la ley de Ohm, así llamada en honor a su descubridor, el físico alemán George Ohm.

Amperio, unidad básica de intensidad de corriente eléctrica, cuyo símbolo es A

Ohmímetro, aparato diseñado para medir la resistencia eléctrica en ohmios. Debido a que la resistencia es la diferencia de potencial que existe en un conductor dividida por la intensidad de la corriente que pasa por el mismo, un ohmímetro tiene que medir dos parámetros, y para ello debe tener su propio generador para producir la corriente eléctrica.

Multímetro. Instrumento que permite medir varias magnitudes eléctricas, como la intensidad, la tensión y la resistencia.

RESISTENCIAS EN SERIE Y PARALELO

Resistencia equivalente en Serie.

V_T=V_1+V_2+V_3+V_4 (1)

Con la ley de Ohm, la ecuación (1) resulta:

i Req = i R1 + i R2 + i R3 + i R4 = i ( R1 + R2 + R3 + R4 )

La corriente que circula en un circuito en serie es la misma, entonces:

Req = R1 + R2 + R3 + R4 (2)

Además, volviendo a la ley de Ohm:

 (3)

Ecuación que muestra que la resistencia equivalente puede también calcularse midiendo la tensión aplicada al circuito y la corriente que circula por él.

Resistencia equivalente en Paralelo.

De la ley de Ohm:

; ; ; ;

Sustituyendo estas en la ecuación (1), y considerando que es una conexión en paralelo:

V = V1 + V2 + V3 + V4

(4)

Volviendo a la Ley de Ohm:

 (5)

Instalación del Amperímetro

En la teoría se considera que el amperímetro tiene una resistencia igual a cero pero en la práctica no se cumple esto, ya que en los instrumentos reales se considera únicamente valores muy pequeños.

El amperímetro se instala siempre en serie con la fuente o la carga por la cual circula una corriente que se desea medir como se muestra en la figura 2

Explicación de la ley de Ohm

La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de voltaje (una batería de 12 voltios) y un resistor de 6 ohm (ohmios). Ver gráfico abajo.

Se puede establecer una relación entre el voltaje de la batería, el valor del resistor y la corriente que entrega la batería y que circula a través del resistor.

Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm

Entonces la corriente que circula por el circuito (por el resistor) es: I = 12 Voltios / 6 ohm = 2 Amperios.

De la misma fórmula se puede despejar el voltaje en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I x R. Entonces, si se conoce la corriente y el valor del resistor se puede obtener el voltaje entre los terminales del resistor, así: V = 2 Amperios x 6 ohm = 12 Voltios

Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función del voltaje y la corriente, se obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I.

Entonces si se conoce el voltaje en el resistor y la corriente que pasa por el se obtiene: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohm

Es interesante ver que la relación entre la corriente y el voltaje en un resistor es siempre lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor del resistor. Así, a mayor resistencia mayor pendiente. Ver gráfico abajo.

Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente.

Se dan 3 Casos:

- Con un valor de resistencia fijo: La corriente sigue al voltaje. Un incremento del voltaje, significa un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en el voltaje.

- Con el voltaje fijo: Un incremento en la corriente, causa una disminución en la resistencia y un incremento en la resistencia causa una disminución en la corriente

- Con la corriente fija: El voltaje sigue a la resistencia. Un incremento en la resistencia, causa un incremento en el voltaje y un incremento en el voltaje causa un incremento en la resistencia

MATERIALES Y EQUIPOS.

Parte 1

Fuente de energía variable

Voltímetro para corriente continua de 0 a 100 (V)

Amperímetro para corriente continua

Ohmímetro de 0 a 60 (Ω)

Resistencias variables de 10 a 50 (Ω)

Conductores para conexiones

Parte 2

Fuente de energía variable

Voltímetro para corriente continua de 0 a 200 (V)

Amperímetro para corriente continua de 0 a 5 (A)

Resistencias variables de 10 a 60 (Ω)

Conductores para conexiones

PROCEDIMIENTO.

Parte 1

Mida directamente con ayuda de un óhmetro el valor de una resistencia cualquiera.

Arme el circuito de la figura 2 para determinar el valor de las resistencias midiendo los valores de corriente tensión

Repita el experimento para otras resistencias y compare con los valores medidos con el óhmetro.

Parte 2

Elegir 5 resistencias, diferentes o emplear una resistencia variable en diferentes posiciones

Instalar el circuito de la figura 2

Verificar el valor de la resistencia con las lecturas del voltímetro y amperímetro.

Variar la fuente de tensión para que en el circuito circule una corriente de (0.5, 1, 1.5, 2.0, 2.5) amperios.

Repetir el experimento para otras resistencias

Trazar la curva V vs. I de cada una de las resistencias en papel milimetrado.

Determinar la pendiente para cada punto leído y con estos datos calcular la resistencia y la conductancia y compararla con los valores obtenidos.

Para calcular el porcentaje de diferencia tomamos en cuenta la siguiente formula

% diferencia=(Medido con el ohmimetro-Resistencia Calculada )/(Mayor Valor )

Calculo del error de las resistencias

E=X-X_1

X=(∑▒X)/n

ε=E/X

ε%= ε*100

CUESTIONARIO.

Si los resultados, obtenidos en la medición de cada una de las resistencias son diferentes, explique cuál es la causa de estas diferencias.

Que elementos empleados en circuitos o electrónicos no pertenecen a la relación lineal de corriente voltaje, descrita anteriormente explique y grafique su curva.

Un voltímetro de resistencia Rv y un amperímetro de resistencia Ra se conectan como se muestra la figura para medir una resistencia R, una parte de la corriente registrada por el amperímetro I pasa por el voltímetro, de modo que la relación de lecturas del medidor V/I da solamente una lectura aparente de la resistencia R. demuestre que R y R están relacionadas por la expresión.

1/R=1/R+1/Rv

Donde se puede ver que si Rv>>Ra entonces R=R

Cuando se usan los medidores para determinar resistencias se pueden conectar también como en la figura siguiente en este caso también la relación de lecturas del medidor da solamente una resistencia aparente R. demuestre que R está relacionado con R por la expresión:

R=R-Ra

Que aplicaciones tendrán los superconductores. Explicar

LABORATORIO Nº 1

ELEMENTOS DE LABORATORIO, LEY DE OHM Y MEDIDA DE RESISTENCIAS

Alumno:………………………………………………………………

Fecha de realización:………………………………………………….

Firma Docente:……………………………………………………….

1º PARTE: Medida de Resistencia

Nº de resistencia Resistencia

Constante

[Ω] Corriente Medida [A] Voltaje medido

[V] Resistencia Calculada [Ω] Medido con Óhmetro[Ω] % de diferencia

R1

R2

R3

R4

R5

2º PARTE: Medida de Resistencias

Nº de resistencia Resistencia

Constante

[Ω] Corriente Medida [A] Voltaje medido

[V] Resistencia Calculada [Ω] Medido con Óhmetro[Ω] % de diferencia

R1

R2

R3

R4

R5

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