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Formación para la Investigación
Escuela de Física, Facultad de Ciencias
Universidad Industrial de Santander
Construimos Futuro
I3.DETERMINACIÓNDELARESISTIVIDADDEDOS
CONDUCTORES:CONSTANTANYCROMO-NÍQUEL
RESUMEN
Los materiales se pueden caracterizar por su comportamiento eléctrico, conductores y
no conductores, esta caracterización proviene de su capacidad para circular corriente al ser
sometidos a una diferencia de potencial, la conductividad (denotada σ) es una propiedad
intrínseca de los materiales que nos cuantifica que tan fácil circulan los portadores de cargar
(en general electrones) por cierta sección trasversal del material, de ahí que se pueda definir
la resistividad como la cantidad inversa a la conductividad. En este proyecto de
investigación esperamos que el estudiante logre determinar experimentalmente la
resistividad de diferentes materiales.
PLANTEAMIENTODELPROBLEMA
Es de vital importancia la compresión completa de los fenómenos eléctricos por partes
de los alumnos, en esa medida se requiere que el estudiante este en la capacidad de
determinar el valor de la resistividad de un material si llegara a ser necesario tanto en su
labor académica con en su desempeño laboral, con este proyecto el investigador trabajará
dos técnicas de medición de resistividad, en la fase I medición directa de la resistencia y
posteriormente en la fase II medición indirecta de la resistividad por la ley de ohm, estas
dos técnicas permitirán encontrar valores acertados de la resistividad para para cualquier
conductor. Se espera el estudiante valide experimente la definición de resistividad y afiance
sus conocimientos sobre el comportamiento eléctrico de los materiales.
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OBJETIVOGENERAL
•
Determinar experimentalmente la resistividad de dos conductores: constantan y
cromo-níquel
OBJETIVOSESPECÍFICOS
•
•
Determinar la resistividad eléctrica de los materiales por medida directa de la
resistencia
Determinar la resistividad eléctrica de los materiales por medida indirecta de la
resistencia (ley de ohm)
MARCOTEORICO
La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un determinado material. Se
designa por la letra griega rho minúscula 𝜌 y se mide en ohm-metro (𝛺 ∗ 𝑚). Para su
medición en la práctica existen diversos métodos. La resistencia de un conductor depende
de la longitud del mismo (𝑳), de su sección (𝐴) y del material con el que está fabricado,
mediante la siguiente expresión:
,
𝑹= 𝑳
-
(1)
Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica:
un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que un valor
bajo indica que es un buen conductor. La resistividad es la inversa de la conductividad; por
.
tanto 𝜌 = . La magnitud de la resistividad (𝜌) es la proporcionalidad entre el campo
/
eléctrico 𝑬 y la densidad de corriente de conducción 𝑱 :
𝑬 = 𝜌𝑱
(2)
La ley de ohm establece que para un conductor a temperatura constante, la relación
entre la diferencia de potencial que hay entre dos puntos del conductor y la corriente
eléctrica en el conductor es constante. Esta constante es la resistencia eléctrica entre dos
puntos. Así, si Δ𝑉 es la diferencia de potencial entre los extremos del conductor e 𝐼 es la
corriente que pasa por el conductor, la ley de Ohm puede expresarse:
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=𝑹
(3)
La ley de Ohm es obedecida con sorprendente precisión por muchos conductores para
una amplia gama de valores de voltaje, corriente y temperatura del conductor. Sin embargo,
debe tenerse en cuenta que hay muchos conductores que no siguen la ley de Ohm.
METODOLOGÍA
La investigación se desarrollará por el método inductivo en dos fases, se usará la
observación sistemática que necesita pleno conocimiento de la teoría, obtención de
múltiples datos y resultados obtenidos por diferentes hipótesis. Recuerde que el profesor
debe revisar todos los montajes antes de aplicar la diferencia de potencial, es decir antes
de energizar cualquier circuito.
Fase uno: medición directa de la resistencia y determinación de la resistividad. Primero
se deberá realizar el montaje de la figura 1. Segundo, con la ayuda del ohmímetro mida la
resistencia para una longitud del alambre de determinado (Constatan) y registre este valor
en la tabla 1 de la hoja de trabajo. Tercero, repita el procedimiento anterior variando las
longitudes del alambre hasta completar la tabla. Cuarto, registre el valor del diámetro del
alambre y determine el área trasversal de este (𝜋𝑟 : ; 𝐷 = 2𝑟) Quinto, repita el procedimiento
anterior cambiando el calibre del anterior ( igual material). Sexto, cambie el alambre por uno
de cromo-níquel y repita toda la fase uno.
Por último, se determinará experimentalmente la resistividad de cada material por medio
?
de un gráfico R vs .
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Figura 1. Montaje para la medición directa de la resistencia
Fase dos: medición indirecta de la resistencia. Primero, se deberá realizar el montaje
de la figura 2. Luego se procederá a variar la longitud del alambre y se registrará el valor
de la corriente y voltaje (tome los mismos valores de longitud que en la fase I). Segundo
registre los valores en la casilla de la fase dos. Tercero, se deberá variar el tipo de material
y diámetro de los valores. Cuarto, por medio de la ley de Ohm se determinará la resistencia
para cada longitud.
Por último, se determinará experimentalmente la resistividad de cada material por medio
?
de un gráfico (R vs . ). Donde, R es la resistencia calculada con la ley de Ohm.
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Figura 2. Montaje para la medición indirecta de la resistencia
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RESULTADOSESPERADOS
Se espera que el estudiante observe que la resistencia aumenta al incrementar la
longitud del conductor a su vez aprecie que al aumentar el área transversal se disminuye la
resistencia de conductor. Se espera también que el estudiante concluya que la resistividad
es una constante propia de los materiales y es independiente de la sección trasversal,
longitud, diferencia de potencial y corriente de un elemento.
Se espera que el estudiantes observe que al aumentar la longitud crezca la diferencia
de potencial y caiga la corriente, también se espera que logre observar que el aumento del
diámetro disminuye la resistencia por ende al aumentar la longitud del conductor se
incremente el voltaje pero disminuya la corriente pero en menor medida que donde el área
transversal es menor.
Se espera que el estudiante logre determinar la resistividad tanto del constantan como
del cromo níquel y estos valores concuerden con los reportados en la bibliografía, además
sean semejantes a los obtenidos por cada método, medición directa de la resistividad
BIBLIOGRAFÍA
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http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_resistencia/ke_resistencia_1.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica
Alonso, Finn. Física. Addison-Wesley Iberoamericana (1995)
Este material fue desarrollado por Melba Johanna Sánchez Soledad, B.Sc, Oscar Mauricio Forero Quintero y Rogelio Ospina
Ospina Ph.D, en el marco del proyecto titulado “Fortalecimiento de las capacidades científicas y tecnológicas para lograr una
mejor formación para la investigación por medio de mejores laboratorios de física para ciencia e ingeniería”, fase 1: re-enfoque
metodológico. Para el desarrollo de esta actividad se contó con el apoyo de Dr. Jorge Humberto Martínez Téllez, Director de
la Escuela de Física, David Alejandro Miranda Mercado, Ph.D, Decano de la Facultad de Ciencias, Vicerrectora Académica
de la Universidad Industrial de Santander.
Bucaramanga, 25 de Abril de 2016
Version 2.0