Resistencia

RESUMEN

Se realizaron distintos experimentos para estudiar el funcionamiento que tienen los resistores en serie y en paralelo y ver cómo afectan al comportamiento de la corriente y el voltaje del circuito, por lo que se realizaron tres esquemas, el primero de ellos consto en dos resistencias conectadas en serie, en el segundo se conectaron dos resistencias en paralelo y en el ultimo se hizo un circuito con una resistencia en serie conectada a dos resistencias en paralelo; obteniendo en los tres circuitos el voltaje y la corriente que poseía cada resistencia; en donde tuvimos como resultado que el voltaje permanece igual en los resistores en serie y su corriente varía en cada una de sus resistencias, mientras que en los resistores en paralelo sucede lo contrario la corriente es igual y el voltaje es distinto en cada una de las resistencias por lo cual se comprobó lo que se afirmaba en la teoría de estos circuitos.

MARCO TEORICO

DIFERENCIA DE POTENCIAL ELECTRICO (VOLTAJE)

El potencial eléctrico es la energía potencial por unidad de carga o en el caso eléctrico que es el trabajo realizado para trasladar una carga de un punto a otro, en cualquier punto de un campo eléctrico el potencial (V) se define como la energía potencial (U) por unidad de carga asociada con una carga de prueba (qo) en ese punto:

\V = \frac {U} {qo}

El voltaje es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo eléctrico. La energía potencial y la carga son unidades escalares por lo que el voltaje es una unida escalar cuyas unidades en el sistema internacional son el volt (1V) en honor del científico italiano y experimentador eléctrico Alessandro Volta (1745-1827)

CORRIENTE ELECTRICA

La corriente eléctrica (I) consiste en cargas en movimiento de una región a otra, si este desplazamiento se lleva dentro de un camino conductor formando una espira cerrada, este camino se conoce como un circuito eléctrico; se define la corriente a través de un área como la carga neta que fluye a través del área por unidad de tiempo. Por consiguiente, si una carga neta dQ fluye a través de un área en un tiempo dt, la corriente a través del área es:

\I = \frac {dQ} {dt}

La unidad SI de corriente es el ampere; se define un ampere como un coulomb por segundo (1 A = 1C/s). Esta unidad se llama así en honor del científico francés André Marie Ampere (1775-1836).

RESITORES O RESISTENCIAS

La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de la oposición que pone este al paso de corriente dentro de un circuito eléctrico, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Descubierta por George Ohm en 1827, quien observo en sus experimentos que al aumentar el voltaje, la corriente también aumenta, pero al incrementar la resistencia menor es la corriente, debido a esto Ohm enunció la siguiente ley: “La corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional al voltaje entre dichos puntos, e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica”.

\I = \frac {V} {R}

La resistencia de cualquier objeto depende de su geometría (la longitud y el área del objeto) y de su resistividad que es un parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentra sometido. Para obtener el valor de las resistencias nos basamos en los valores de la figura 1.

RESISTORES EN SERIE

Si los resistores están en serie como en la figura 2. La corriente (I) de ser la misma en cada una de las resistencias. Al aplicar la ecuación [3] a cada resistencia tenemos:

\V_ax =\I R_1; \V_ax =\I R_2; \V_yb = \I R_3

Por lo que el voltaje es distinto en cada uno de los extremos de las resistencias a excepción de que las tres resistencias sean iguales, la diferencia de potencial de a hasta b, es la suma de todos los voltajes individuales:

\V_ab =\V_ax + V_ax + V_yb =\I (R_1 + R_2 + R_3)

Por lo tanto:

\Frac {V_ab} {I} = \R_1 + R_2 + R_3 = \R_equivalente

La resistencia equivalente de cualquier número de resistencias conectadas en serie es la suma total de sus resistencias individuales.

RESISTORES EN PARALELO

Si los resistores están en paralelo como en la figura 3., la corriente no es la misma en cada resistor, pero la diferencia de potencial entre los bordes de cada resistor debe ser la misma que la que hay desde a hasta b; al aplicar la ecuación [3] a cada resistencia tenemos:

\I_1 =\ frac {V_ab} {R_1}; \I_2 =\ frac {V_ab} {R_3}; \I_3 =\ frac {V_ab} {R_3}

En general, la corriente es diferente en cada resistor puesto que no se acumula ni se pierde carga por el punto a, la corriente I debe ser igual a las tres corrientes de los resistores:

\I = \ I_1 + I_2 + I_3 = \ V_ab (\frac {1} {R_1} + \frac {1} {R_2} +\frac {1} {R_3})

O bien,

\frac {I} { V_ab} = \frac {1} {R_1} + \frac {1} {R_2} + \frac {1} {R_3} = \frac {1} {R_equivalente})

El recíproco de la resistencia equivalente de cualquier número de resistencias conectadas en paralelo es la suma total de los recíprocos de sus resistencias individuales.

MONTAJE EXPERIMENTAL

Se realizaron tres esquemas sobre una protoboard para obtener el voltaje y la corriente de cada una de las resistencias mediante el uso del multímetro, estos esquemas fueron los siguientes:

En primer lugar se hizo un circuito con dos resistores en serie como se muestra en la figura 4. En base al código de colores de la figura1., las resistencias de este esquema son:

\R_1 = \verde + azul + rojo+ dorado = \5.6KΏ ± 5%

\R_2 = \café + negro + naranja+ plata = \10KΏ ± 10%

En el segundo esquema se hizo un circuito con dos resistencias en paralelo como se muestra en la figura 5., las resistencias de este esquema son:

\R_1 = \verde + azul + rojo+ dorado = \5.6KΏ ± 5%

\R_2

...