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Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Materia: Electricidad y Magnetismo Código: 3.3.065 Revisión: Marzo 2011 Práctica nº: 4 Nombre: LEY DE OHM Objetivo de la guía: Lograr que los estudiantes profundicen conceptos sobre la relación entre tensión y corriente mediante la aplicación de la ley de Ohm. Esta práctica se realizará en los laboratorios del Edificio Tecnológico. Esté atento a las normas de seguridad y a las indicaciones. Ante cualquier indicio de riesgo o accidente se solicita informar inmediatamente al docente a cargo o llamar a los internos: Enfermería:**5; Seguridad **1; Técnicos de Laboratorio **4 1. OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA a. Lograr que los estudiantes profundicen conceptos sobre la relación entre tensión y corriente mediante la aplicación de la ley de Ohm. 2. CONCEPTOS TEÓRICOS La ley de Ohm La ley de Ohm nos da la relación que existe entre la tensión, corriente y resistencia eléctrica en un conductor. Establece que la corriente I que circula por él es proporcional a la diferencia de potencial V entre sus extremos, siendo la constante de proporcionalidad el inverso de la resistencia del conductor. La Ley de Ohm se puede entender con facilidad si se analiza un circuito donde están en serie, una fuente de tensión (una batería de 12 voltios) y una resistencia de 6 Ohms. Se puede establecer una relación entre la tensión de la batería, el valor de la resistencia y la corriente que entrega la batería y que circula a través de dicha resistencia. Esta relación es: I = V / R y se conoce como la Ley de Ohm Entonces la corriente que circula por el circuito (por la resistencia o resistor) es: I = 12 Voltios / 6 ohms = 2 Amperios. De la misma manera, de la fórmula se puede despejar la tensión en función de la corriente y la resistencia, entonces la Ley de Ohm queda: V = I * R. Así si se conoce la corriente y la resistencia se puede obtener la tensión entre los terminales de la resistencia, así: V = 2 Amperios * 6 ohms = 12 V 1 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Código: 3.3.065 Materia: Electricidad y Magnetismo Revisión: Marzo 2011 I V = 12 Volt R = 6 Ohms Figura Nro 1 Al igual que en el caso anterior, si se despeja la resistencia en función de la tensión y la corriente, y se obtiene la Ley de Ohm de la forma: R = V / I. Entonces si se conoce la tensión en la resistencia y la corriente que pasa por ella se obtiene que: R = 12 Voltios / 2 Amperios = 6 ohms Es interesante ver que la relación entre la corriente y la tensión en una resistencia siempre es lineal y la pendiente de esta línea está directamente relacionada con el valor de la resistencia. Así, a mayor resistencia mayor pendiente. Para recordar las tres expresiones de la Ley de Ohm se utiliza el siguiente triángulo que tiene mucha similitud con las fórmulas analizadas anteriormente. Figura Nro 2 Recordemos que las unidades de las tres variables con las siguientes: V = Voltios; I = Amperios; R = Ohms En función de lo expresado hasta aquí, podemos analizar 3 Casos: - Resistencia fija. La corriente sigue a la tensión. Un incremento en la tensión, significa un incremento en la corriente y un incremento en la corriente significa un incremento en la tensión. - Tensión fija. Un incremento en la corriente, se debe a una disminución en la resistencia y un incremento en la resistencia causa una disminución en la corriente - Con la corriente fija. La tensión sigue a la resistencia. Un incremento en la resistencia, causa un incremento en la tensión y un incremento en la tensión se debe a un incremento en la resistencia 2 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Código: 3.3.065 Materia: Electricidad y Magnetismo Revisión: Marzo 2011 El gráfico de la Figura 3 nos permite visualizar la relación entre tensión y corriente, donde podemos observar que a mayor pendiente de la recta corresponde una mayor resistencia: Las pendientes de estas líneas rectas representan el pendiente, mayor resistencia. valor de la resistencia. A mayor Con ayuda de estos gráficos se puede obtener un valor de corriente para un resistor y una tensión dados. Igualmente para una tensión y un resistor dados se puede obtener la corriente. Volt 12 11 10 2500 Ohms 9 8 7 6 5 1000 Ohms 4 3 2 1 250 Ohms 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 mA Figura Nro 3 3. ELEMENTOS UTILIZADOS Fuente de tensión 12V. Resistencias. Multímetro Amperímetro 3 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Materia: Electricidad y Magnetismo Código: 3.3.065 Revisión: Marzo 2011 4. DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA La práctica consistirá en realizar dos series de mediciones en las cuales se verificará la relación entre tensión y corriente bajo diferentes condiciones, para ello se armará el circuito de la figura Nro 4. 5. GUÍA DE TRABAJO Resistencia Fija: Mantener el valor de la resistencia constante y variar el valor de tensión entregado por la fuente de alimentación. Registrar los valores de corriente en la tabla 1. a. De acuerdo a los valores obtenidos en la experiencia realizar un gráfico en coordenadas cartesianas de corriente en función de la tensión. b. Describir lo observado teniendo en cuenta la ley de Ohm. c. Si el resistor posee una tolerancia del 5% propagar errores y determinar los valores límites de corriente superior e inferior para cada medición. d. Graficar en el mismo sistema de coordenadas la indeterminación surgida de la propagación de errores. Tensión Fija: Mantener el valor de la tensión Registrar los valores de corriente en la tabla 2. fija y banda de variar R. a. De acuerdo a los valores obtenidos en la experiencia realizar un gráfico en coordenadas cartesianas de corriente en función de la resistencia. b. Describir lo observado teniendo en cuenta la ley de Ohm. c. Si el resistor posee una tolerancia del 5% propagar errores y determinar los valores límites de corriente superior e inferior para cada medición. d. Graficar en el mismo sistema de coordenadas la indeterminación surgida de la propagación de errores. banda de 4 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Materia: Electricidad y Magnetismo Código: 3.3.065 Revisión: Marzo 2011 6. ESQUEMA DE ARMADO Y MEDICIÓN Figura Nro 4 7. CONCLUSIONES. 5 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Código: 3.3.065 Materia: Electricidad y Magnetismo Tensión (Volts) Resistencia (Ohms) 1 100 2 100 3 100 4 100 5 100 6 100 7 100 8 100 9 100 10 100 Corriente medida (mA) Revisión: Marzo 2011 V/R (mA) Tabla Nro 1 Tensión (Volts) Resistencia (Ohms) Corriente medida (mA) V/R (mA) 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 Tabla Nro 2 6 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Materia: Electricidad y Magnetismo Código: 3.3.065 Revisión: Marzo 2011 ANEXO 1: Identificación del valor de resistencias comerciales mediante ele código de colores. De acuerdo con dicho código los resistores se pueden identificas pór las bandas de color fijadas en el cuerpo del mismo y han de interpretarse de la siguiente manera: La primera banda es la más próxima a uno de los extremos. Si hay 4 bandas será más fácil identificar la última pues siempre será oro o plata. El color de la primera franja indica la primera cifra significativa de la resistencia. El color de la segunda indica la segunda cifra significativa. El color de la tercera indica el factor multiplicador. El color de la cuarta indica la tolerancia. 7 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Código: 3.3.065 Materia: Electricidad y Magnetismo Revisión: Marzo 2011 Ejemplo: Si un resistor tiene las siguientes bandas de colores: rojo amarillo verde oro 2 4 5 +/- 5 % El resistor tiene un valor de 2.400.000 Ohmios +/- 5 % El valor máximo de este resistor es: 2.520.000 Ω El valor mínimo de este resistor es: 2.280.000 Ω El resistor puede tener cualquier valor entre el máximo y mínimo calculados. 8 Facultad de Ingeniería y Ciencias Exactas Departamento de Tecnología Industrial y Servicios Materia: Electricidad y Magnetismo Código: 3.3.065 Revisión: Marzo 2011 9