Informe laboratorio electromagnetismo

CALCULAR Y COMPARAR LA RESISTIVIDAD DEL NICROMO.

Integrantes:

Benjamín Barrera: bbarrera@alumnos.uai.cl

Daniela Fuentealba: dafuentealba@alumnos.uai.cl

Ignacio Fuentealba: ifuentealba@alumnos.uai.cl

Sección: 8

Resumen

Para la medición de resistencias presentaremos un breve experimento, utilizando dos instrumentos de medición, el código de colores y multímetro, comprobando así, cuál de ellos es más aproximado al valor real. Para ello se compararon los resultados obtenidos teóricamente y por el multímetro. En primer lugar, para el cálculo de la resistencia con este método R1=329±1 con un error relativo del 2%  y R2= 501±1 con un error relativo del 2%. En cambio, con el método de código de colores R1= 330±5 siendo su error relativo de 16,5% y R2=510±5 con un error relativo del 25,5%.  Ahora bien, para el cálculo de las resistencias en serie y paralelo, el multímetro sigue siendo el método más eficaz, ya que para Req serie= 833±1 y con un error relativo del 0,1% y Req paralelo= 199,3±0,1 con un error relativo del 0,05%. Por último, con el código de colores Req serie= 840±30 con un error relativo del 3,6% y Req paralelo= 200,4±16 con un error relativo del 8%. Finalmente el error comparativo entre los métodos en R1 fue de 0,3%, en R2 de 1,8%, en Req serie de 0,8% y en Req paralelo de 0,5%. Con estos datos concluimos que el método más preciso es el multímetro debido a que su rango de error es demasiado pequeño en comparación con los errores calculados teóricamente.

Introducción

El objetivo del siguiente laboratorio es estudiar la propiedad de los materiales llamada resistividad o conductividad, esto a partir del análisis experimental del material nicromo, donde se deberá determinar si es un material conductor, semiconductor o aislante de acuerdo con los resultados numéricos obtenidos. Para todo esto, se debe saber la siguiente teoría:

1.- Propiedades eléctricas de los materiales:

La materia está compuesta de cargas eléctricas, la configuración que presentan ciertos electrones en un átomo es el factor clave para determinar que tan bien se conduce la corriente eléctrica. Todo esto, ya que, si hay 1 solo electrón en la parte más alejada del núcleo será un electrón de valencia, este cuando adquiere suficiente energía térmica, puede convertirse en electrón libre, el cual es capaz de moverse a través del material, convirtiéndolo así en un elemento conductor que posibilita la corriente eléctrica. Ahora bien, ¿qué es un material conductor, no conductor o semiconductor?

Conductores: permiten el paso de la corriente, se caracterizan por tener de 1 a 3 electrones de valencia en su estructura.

Semiconductores: tienen menor capacidad para transportar corriente que los conductores, debido a que la cantidad de los electrones libres es menor. Sin embargo, debido a sus características únicas, ciertos materiales semiconductores constituyen la base de artefactos electrónicos como el diodo y el transistor.

Aisladores: estos materiales se caracterizan por poseer poca conducción de corriente, y por lo que son utilizados para evitar la corriente donde no es deseada.[pic 2]

Tabla 1: muestra los materiales dependiendo de su resistividad (Ωm)

Para este laboratorio se medirá la resistividad de 3 alambres de nicromo con radios distintos, por lo que, para determinar la resistividad ρ de un alambre de nicromo se medirá la resistencia eléctrica (Ω) en función de la longitud (ΔL) del alambre de nicromo. Para esto se ocupará la siguiente ecuación:

                          (1)[pic 3]

Dónde:

ρ: resistividad  ;  L: largo del alambre  ;  A: área transversal del alambre  

Por otra parte, se deberá calcular la resistividad total de la medición de cada alambre, la cual se obtendrá de la siguiente manera:

                  (2)[pic 4]

Y finalmente:

           (3)[pic 5]

Ahora bien, para analizar esto vamos a medir los respectivos errores relativos y porcentuales de cada uno.

               (4)[pic 6]

Para finalizar el análisis de los 3 resultados obtenidos, debemos calcular la magnitud del error en los datos medidos de ambos métodos, para esto utilizaremos el error comparativo porcentual.

     (5)[pic 7]

Montaje experimental

Para el siguiente experimento utilizaremos tres cables de nicromo de distintos diámetros. Para la medición de la resistividad (o conductividad) de estas, utilizamos los datos que nos proporcionó un multímetro en las mediciones de resistencia de los distintos cables de nicromo. Además, para la medición de los diámetros de los tres cables, usamos un pie de rey o calibrador vernier.

Primeramente, se hizo uso del pie de rey para la medición de los tres distintos diámetros del los cables de nicromo. Luego, mediante el multímetro, extrajimos ambos valores de resistencia, aproximándonos a su valor real mediante la escala más baja que nos facilitó el instrumento, siendo esta la escala de 200 Ω, Este procedimiento se repite en distintos lugares del cable, definiendo primeramente el punto 0 de este, para luego medir a los 0.04, 0.08, 0.12, 0.16, 0.20, 0.24 y 0.28 metros desde ese punto, ayudándonos de una regla común. Esto será igual para los tres cables de nicromo.[pic 8]

Esquema 1: Multímetro, escala Ohm (Ω).

Encontrando así, la variación de la resistencia en función de la longitud a lo largo de cada uno de los cables de nicromo.

Resultados, análisis experimental, y discusión

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