Download 2012 - Electromagnetismo

UNIVERSIDAD ABIERTA
INTERAMERICANA
TP1: ELECTROMAGNETISMO EN ESTADOS SOLIDO I
Profesor: Carlos Vallhonrat
Ayudante: Fabian Montefinal
Alumnos: Christian Ortiz, Ezequiel Lupis y Maximiliano Jecke
Comisión: 4ºA
Sede: Centro
Turno: Mañana
Fecha de realización: 04/09/2012
-2012-
TRABAJO PRÁCTICO NÚMERO 2: Circuitos Eléctricos - Ley de Ohm
Comprobación experimental de la Ley de Ohm
Objetivos
Realizar la comprobación experimental de la ley de Ohm.
Introducción teórica
Se llama intensidad de corriente eléctrica (I) a una magnitud relacionada con la cantidad total
de carga que pasa por un punto, por unidad de tiempo. Mide, entonces, el caudal de cargas, en
forma análoga al caudal de una corriente de agua que mide la cantidad de agua transportada
en la unidad de tiempo. Se mide en amperes (A). O sea:
1A 
1C
1s
La ley de Ohm establece que el valor de esta magnitud es directamente proporcional a la
tensión existente entre dos puntos de un conductor e inversamente proporcional a la
resistencia eléctrica entre esos mismos dos puntos.
I
V
R
En esta fórmula V se mide en Volt, R en Ohm e I en Amper.
A partir de la ley de Ohm puede demostrarse que la resistencia equivalente (Rs) de dos
resistencias conectadas en serie (R1 y R2) vale
Rs = R1 + R2
en tanto que la resistencia equivalente (Rp) de dos resistencias conectadas en paralelo (R1 y
R2) cumple con la fórmula
1/Rp = 1/R1 + 1/R2
Elementos necesarios
Multímetro
Protoboard
Fuente de corriente continua
Resistencias: varias
Desarrollo de la experiencia
1. Seleccione tres resistencias de tal forma que sus valores no difieran entre sí más que
en un factor 10.
2. Arme los circuitos de las figuras 1,2 y 3. Calcule y mida la resistencia total de cada uno.
Compare ambos valores (el calculado y el medido) para los tres circuitos.
3. Determine el valor máximo de tensión a aplicar de tal forma que la intensidad máxima
que circule por cualquier punto de cualquier circuito no supere los 80mA.
4. Aplique esta tensión y luego 5 ó 6 valores intermedios hasta 0. Mida las intensidades
de corriente en cada caso.
5. Organice los resultados en tablas y trace las curvas I vs. V para cada circuito
Conclusiones
Interprete los resultados obtenidos, comparándolos con los valores esperados.
Justifique la forma de las curvas obtenidas.
Responda: ¿Cambia la resistencia total de los circuitos si se intercambian las posiciones de los
resistores? Explique.
TRABAJO PRÁCTICO NÚMERO 2: Circuitos Eléctricos - Ley de Ohm
Circuito Electrico Nº1
Resistencia
Resistencia
Calculada() Medida()
250
Tensión (V)
20
16
12
8
4
0
1
251
Intensidad
Medida (mA)
Tensión
Maxima
Aplicada(V)(*1)
20
80,2
62,5
46,5
30,6
14,6
0
Para calcular la Tensión Maxima Aplicada (V), Se ha usado la formula de la Ley de Ohm (V = I*R),
usando una intesidad maxima de 80mA
Circuito Electrico Nº2
Resistencia Resistencia
Calculada() Medida()
137,1
Tensión (V)
0
2,2
4,4
6,6
8,8
2
138
Intensidad
Medida
(mA)
0
15,7
31,1
45,6
61,6
Tensión
Maxima
Aplicada(V)(*2)
11
Para calcular la Tensión Maxima Aplicada (V), Se ha usado la formula de la Ley de Ohm (V = I*R),
usando una intesidad maxima de 80mA
11
77,5
Circuito Electrico Nº3
Resistencia Resistencia
Calculada() Medida()
49,5
Tensión
(V)
0
0,8
1,6
2,4
3,2
4
50,1
Intensidad
Medida
(mA)
0
14,8
28,2
42
53
67,4
Tensión
Maxima
Aplicada(V)(*)
4
Conclusiones
Interprete los resultados obtenidos, comparándolos con los valores esperados.
Justifique la forma de las curvas obtenidas.
Se obtuvieron valores medidos muy similares a los esperados. A medida que la Resistencia
Total Esperada disminuía, los resultados medidos presentaban errores mas marcados. Esto se
produjo debido a que a bajos valores de Resistencia Total, comenzaron a entrar en juego los
valores de resistencia de los instrumentos, síntoma que a valores mas altos se presentaba pero
en forma reducida.
La relación entre la Intensidad y el voltaje en un resistor es siempre lineal y la pendiente de
esta línea está directamente relacionada con el valor del resistor. Así, a mayor resistencia
mayor pendiente.
Responda: ¿Cambia la resistencia total de los circuitos si se intercambian las posiciones
de los resistores? Explique.
En el circuito número 1 la resistencia total no varía, por estar conectadas en serie.
En el resto de los circuitos sí, porque al intercambiar los resistores modificaría los valores de
las resistencias conectadas en paralelo, lo que implicaría una variación en la resistencia total.
APENDICES
Uso del Multímetro
El multímetro es un instrumento que se utiliza para medir diversos parámetros en los circuitos
eléctricos. Comprende varios instrumentos en uno, ya que usualmente incluye voltímetro (para
medir diferencias de potencial), amperímetro (para medir corrientes) y óhmetro (para medir
resistencias), cada uno con varias escalas de medición.
Medición de diferencia de potencial
Para medir diferencia de potencial (tensión o voltaje) sobre un elemento de un circuito eléctrico,
se deben colocar las puntas de medición del voltímetro sobre cada uno de los extremos del
mencionado elemento, realizando una conexión en paralelo.
Para que la medición de tensión no interfiera con el circuito, es evidente que por el voltímetro
debe circular la menor corriente posible, de modo que la corriente circulante sobre el elemento
en el cual estamos midiendo diferencia de potencial no se vea afectada. De esto se deduce
que la resistencia interna del voltímetro debe ser mucho mayor que la resistencia del elemento
sobre el cual se quiere medir la tensión. Un voltímetro ideal debería tener resistencia interna
infinita.
Medición de resistencia
La conexión es idéntica al caso anterior, (una punta en cada extremo del conductor cuya
resistencia se quiere medir) debiendo elegirse la posición correspondiente de la llave selectora.
La aparición de un “1” a la izquierda del display estará indicando que la resistencia es mayor
que el rango seleccionado, por lo que deberá aumentarse éste hasta conseguir una lectura
positiva.
Atención: La medición de resistencias debe hacerse sin tensión presente.
Medición de corriente eléctrica
Si se desea medir la corriente que circula por una rama de un circuito eléctrico, se debe
intercalar un amperímetro en esa rama, de forma tal que la corriente pase en su totalidad por
dicho instrumento, realizando una conexión en serie.
Para que la medición de corriente no interfiera con el circuito original, es evidente que la
intercalación del amperímetro no debe modificar la corriente que circulaba por esa rama del
circuito. Para esto la resistencia interna del amperímetro debe ser mucho menor que la
resistencia equivalente de la rama donde fue intercalado. Un amperímetro ideal debería tener
resistencia interna nula.
Recomendaciones sobre cómo medir
Si bien el multímetro es un instrumento que ofrece una amplia gama de posibilidades para
medir, es justamente esta flexibilidad la que puede transformarlo en víctima de nuestros
descuidos.
Es muy importante verificar antes de realizar cada medición que el multímetro se encuentre
seleccionado en el tipo y rango de la magnitud a medir. Ejercicio: responda qué pasaría si se
intentara medir una tensión con el multímetro trabajando como amperímetro.
Una vez que sepa lo que quiere medir, seleccione el tipo de magnitud en el multímetro y
comience utilizando el rango más alto del instrumento. Siempre razone antes de medir.