Laboratorio virtual de la ley ohm

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

FÍSICA ELECTROMAGNÉTICA

CÓDIGO 21147

LEY DE OHM

De la hoz sierra Yasser Said; Rodríguez Oviedo Aylin Isabel

Profesor: Ismael Piñeres Ariza. 22-06-2020

Laboratorio de Física Electromagnética III, Universidad Del Atlántico, Barranquilla

Resumen

Se hace una practica en a que se busca comprobar y hacer veraz la ley ohm, mediante el simulador phetcolorado en el que se hace un montaje y se busca el margen de error entre la resistencia teorica y la experimental y el simulador CircuitDC en el que se varia el area y se trabaja con nicromo, para encontrar el área  utilizada, se encuentran resultados satisfactorioso en el que se ratifica si se cumple o no la ley de ohm.

Palabras claves

Resistencia, voltaje, corriente, ley de ohm.

Abstract

A practice is made in which the aim is to verify and make true the ohm law, by means of the phetcolored simulator in which an assembly is made and the margin of error between the theoretical and the experimental resistance is looked for and the CircuitDC simulator in which the area is varied and it is worked with nicrome, to find the used area, satisfactory results are found in which it is ratified if the ohm law is fulfilled or not.

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Key words: 

Resistance, voltage, current, ohm's law.

1. Introducción

En esta práctica de laboratorio, con la ayuda de herramientas informáticas y aplicando distintos conceptos afines con física electromagnética tales como, resistencia, conductividad y aplicando la ley de Ohm, llevaremos a cabo distintas pruebas prácticas para entender estos fenómenos y probar su veracidad.

A lo largo de este informe se mostraran los distintos montajes de los circuitos elaborados para determinar algunas propiedades eléctricas de distintos materiales  y a su vez las aplicaciones de algunos conceptos para determinar estas mimas, también se hace una estudios de estas propiedades y se comparan con otras características de los materiales para así determinar su comportamiento, cuando es sometido a un fenómeno eléctrico.

1. Fundamentos Teóricos

1. RESISTIVIDAD:

La resistividad es una magnitud propia de cualquier material que depende directamente de su naturaleza y de su temperatura. Matemáticamente se puede obtener a partir de la temperatura del material por medio de la siguiente expresión:

ρ = ρ0⋅(1+α⋅ΔT)

Donde:

• ρ0 es la resistividad a la temperatura ambiente, normalmente 20ºC. Su unidad en el S.I. es el ohmio por metro, Ω · m
• α es un coeficiente propio de cada material, y nos da una idea de lo sensible que es la resistividad del material a los cambios de temperatura. Normalmente se mide en ºC-1
• ΔT es la diferencia de temperatura considerada (Tf o temperatura final) con respecto a la temperatura ambiente (Tamb), es decir ΔT = Tf - Tamb. Como normalmente la temperatura ambiente es de 20º C, nos quedaría ΔT = Tf - 20

Como puedes ver, la resistividad de un material no depende de si tienes un conductor con mayor o menor sección, o con mayor o menor longitud, al contrario de lo que sucedía con la resistencia.

Cuanto mayor es la temperatura, se cumple que la resistividad:

• Aumenta en los metales, es decir, conducen peor cuanto mayor es la temperatura.
• Disminuye en los semimetales, es decir, conducen mejor cuanto mayor es la temperatura.

Dependiendo de su resistividad los materiales se clasifican en:

• Conductores, si ρ < 10-5  Ω·m
• Semiconductores si 10-5 Ω·m < ρ < 106 Ω·m
• Aislantes, si ρ > 106 Ω·m

1. CONDUCTIVIDAD:

Se denomina conductividad (σ) a la inversa de la resistividad (ρ):

[pic 2]

Su unidad en el S.I. es el Ω-1·m-1.

1. LEY DE OHM:

La ley de Ohm establece la relación que guardan la tensión y la corriente que circulan por una resistencia. Su forma más célebre es:

[pic 3]

Para   deducir   con   mayor   precisión   la ley de Ohm George Ohm Utilizó una balanza   de   torsión   creada   por Coulomb, una barra magnética, varios cables   de   distinta   longitud   y   grosor, una   pila   voltaica   y    recipientes   de mercurio, pudo crear un circuito en el que buscaba relacionar matemáticamente la disminución de la fuerza electromagnética creada por una corriente que fluye por un cable y la longitud de   dicho  cable  y   llegó a la siguiente fórmula:

[pic 4]

Tiempo más  tarde  en su artículo “El circuito   galvánico   analizado matemáticamente”     pudo   llevar   la expresión anterior a una expresión en la   cual   involucra   la   intensidad   y   la resistencia.

1. Desarrollo experimental.

1. RESISTOR DE 120 Ω:

Se realiza el montaje que se muestra en la ilustración1, fijando una resistencia de 120 , y variando el voltaje desde cero hasta 10 en pasos, de una unidad en el simulador phetcolorado.

[pic 5]

Ilustración 1: Primer montaje

1. RESISTOR DE 100 Ω :

Se realiza el montaje que se muestra en la ilustración1, fijando una resistencia de 100, y variando el voltaje desde cero hasta 10 en pasos, de una unidad en el simulador phetcolorado.

1. RESISTIVIDAD:

1.  Nicromo área 1:

Haciendo uso del simulador DC circuit, escogemos el alambre de área A1 de Nicromo, marcamos unos puntos equidistantes de 5cm desde el extremo izquierdo del alambre hasta el extremo derecho. Usando un multímetro y amperímetro medimos el voltaje e intensidad eléctrica, respectivamente, con respecto al extremo izquierdo del alambre para cada una de sus distancias.A continuación se muestra el montaje realizado.

[pic 6]

Ilustración 2: Nicromo área 1

1. Nicromo área 2:

Haciendo uso del simulador DC circuit, escogemos el alambre de área A2 de Nicromo, y repetimos el procedimiento anterior. A continuación se muestra el montaje realizado.

[pic 7]

Ilustración 3: Nicromo área 2

1. Nicromo área 3:

Haciendo uso del simulador DC circuit, escogemos el alambre de área A3 de Nicromo, y repetimos el procedimiento anterior. A continuación se muestra el montaje realizado.

[pic 8]

Ilustración 4: Nicromo área 3

1. Constantan área 1, 2 y 3:

Haciendo uso del simulador DC circuit, escogemos el alambre de área A1, luego el alambre de área A2 y por último el de área A3 de Constantan, para cada alambre,  y repetimos el procedimiento anterior. A continuación se muestran los montajes realizados.

[pic 9]

Ilustración 5: Constatan área 1

[pic 10]

Ilustración 6: Constantan área 2

[pic 11]

Ilustración 7: Constantan área 3

1. Cálculos y análisis  De Resultados

1. RESISTOR  120 Ω:[pic 12][pic 13]

Con lo datos obtenidos del simulador, se gráfica V vs I, y se agrega una linea de tendencia que nos determine la función llevada a cabo.

[pic 14][pic 15]

Al ajustarla a una función lineal se tiene:

[pic 16]

[pic 17]

En donde “m” es la pendiente, “x” es la variable independiente, “y” la variable dependiente, y “b” el punto de intersección.

Al comparar la función dada con la ley de ohm:

[pic 18]

Tenemos entonces que:

y=V

x=I

m=1/R

m = 1/R = 0,0085

R= 117,65 Ω

[pic 19]

En la gráfica se puede apreciar, que el ajuste que se hace con la linea de tendencia para que nos asimile una función lineal, Se asemeja a losdatos en un 98,6% a los datos, esto quiere decir que este circuito no cuple al 100% con la ley de ohm.

1. RESITENCIA DE 100 Ω :[pic 20][pic 21]

Con lo datos obtenidos del simulador, se gráfica V vs I, y se agrega una linea de tendencia que nos determine la función llevada a cabo.

[pic 22]

Ilustración 9:Diferencial de potencial en función de la corriente a 100 Ω

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