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EXPERIENCIA No 7Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD García, Andrés. Ingeniería Civil Guzmán, Michel. Ingeniería Ambiental. Macareno, Juan. Ingeniería Ambiental. Molina Padilla, Sebastián. Ingeniería Civil. Polanco, Juan. Ingeniería Civil. Venegas, Sebastián. Ingeniería Electrónica. Física de campos, Grupo 16288, Universidad de la Costa. Sebastián Amaya Roncancio 18/03/2022 RESUMEN En el anterior laboratorio se trabajó la ley de Ohm la cual dice que la fuerza de una corriente continua es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia del circuito, se tuvo en cuenta el siguiente objetivo comprobar la ley de Ohm para un alambre conductor y determinar el valor de la resistividad a partir del comportamiento de resistencia contra longitud para diferentes tipos de materiales. Primeramente, se realizaron las conexiones pertinentes y se seleccionaron tres alambres metálicos diferentes luego se tomó una de las varillas de metal y se ajustó en el aparato de resistividad, se hizo clic en el mantener, luego se repitió el proceso moviendo la sonda deslizante de 2cm en 2cm hasta la marca de 24cm. en total y se repitió todo este proceso con las dos varillas restante. Como resultado arrojaron que la resistividad de la varilla de cobre es 1,6µΩcm, la de latan fue de 7,65µΩcm y la de aluminio fue de 5,1µΩcm; se lograron cumplir con los objetivos y se desarrollaron destrezas para manejar las herramientas y encontrar el factor de error y comparar con lo teórico. Palabras claves: Resistividad-Ohm-Corriente-Voltaje-Resistencia. ABSTRACT In the previous laboratory we worked on Ohm's law which states that the strength of a direct current is directly proportional to the potential difference and inversely proportional to the resistance of the circuit, the following objective was considered to test Ohm's law for a conducting wire and determine the value of the resistivity from the behavior of resistance versus length for different types of materials. First, the relevant connections were made, and three different metallic wires were selected, then one of the metal rods was taken and adjusted in the resistivity device, clicked on the hold, then the process was repeated moving the sliding probe from 2cm by 2cm until the mark of 24cm. in total and this whole process was repeated with the two remaining rods. As a result, the resistivity of the copper rod https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/corriente-continua EXPERIENCIA No 7 Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD was 1.6µΩcm, the brass rod was 7.65µΩcm and the aluminum rod was 5.1µΩcm; the objectives were achieved, and skills were developed to handle the tools and find the error factor and compare with the theoretical. Keywords: Resistivity-Ohm-Current-Current-Voltage-Resistance. 1. INTRODUCCIÓN La ley de Ohm es una fórmula matemática que describe la correlación de los parámetros eléctricos (resistencia, corriente, voltaje) con los que varían. La ley de Ohm es una ley en la electricidad que establece que: “la fuerza de una corriente continua es directamente proporcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia del circuito (Bensaid,2001). El objetivo de la guía es comprobar la ley de Ohm para un alambre conductor y determinar el valor de la resistividad a partir del comportamiento de resistencia contra longitud para diferentes tipos de materiales. 2. MARCO TEÓRICO Ley de Ohm La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica. La ecuación matemática que describe esta relación es Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente. Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm (Juarez,2018). Esta ley se cumple para circuitos y tramos de circuitos pasivos que, o bien no tienen cargas inductivas ni capacitivas (únicamente tiene cargas resistivas), o bien han alcanzado un régimen permanente. También debe tenerse en cuenta que el valor de la resistencia de un conductor puede ser influido por la temperatura. Si se conocen dos de estos valores, los técnicos pueden reconfigurar la ley de Ohm para calcular el tercero. Simplemente, se debe modificar la pirámide de la siguiente manera: Cantidad Símbolo de ley de Ohm Unidad de medida (abreviatura) Rol en los circuitos En caso de que se esté preguntando: Tensión E Voltio (V) Presión que desencadena el flujo del electrones E = fuerza electromotriz (término de la antigua escuela) Corriente I Amperio (A) Caudal de electrones I = intensidad Resistencia R Ohmio (Ω) Inhibidor de flujo Ω = Letra griega omega https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/voltaje https://solar-energia.net/electricidad https://solar-energia.net/electricidad/corriente-electrica/corriente-continua http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Conductancia_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/wiki/Amperio http://es.wikipedia.org/wiki/Voltio http://es.wikipedia.org/wiki/Ohmio http://es.wikipedia.org/wiki/Georg_Ohm http://es.wikipedia.org/wiki/Componente_pasivo http://es.wikipedia.org/wiki/Inductancia http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%A9gimen_permanente&action=edit&redlink=1 EXPERIENCIA No 7 Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD Si conoce el voltaje (E) y la corriente (I) y quiere conocer la resistencia (R), suprima la R en la pirámide y calcule la ecuación restante (Mora, 2012). La resistencia no puede medirse en un circuito en funcionamiento. Por lo tanto, para calcularla, la ley de Ohm es muy útil. En lugar de desconectar el circuito para medir la resistencia, un técnico puede determinar la R mediante la variación por sobre la ley de Ohm. Ahora, si se conoce el voltaje (E) y la resistencia (R) y se quiere conocer la corriente (I), suprima la I y calcule con los dos símbolos restantes Y si se conoce la corriente (I) y la resistencia (R) y quiere saber el voltaje (E), multiplique las mitades de la parte inferior de la pirámide (Mantilla, 1977). 3. METODOLOGÍA En esta experiencia de laboratorio primeramente se realizaron las conexiones pertinentes y se seleccionaron tres alambres metálicos diferentes. Se confirmo la correcta conexión del sensor de voltaje con la computadora poniendo así en la parte inferior de la plantilla una frecuencia de 100Hz.luego se tomó una de las varillas de metal y se ajustó en el aparato de resistividad. Posteriormente se ubicó la sonda de referenciaen la marca de 0 cm y la sonda deslizante en la marca de 2 cm en el aparato de resistividad. Se hizo clic en el mantener muestra luego de un momento de espera para estabilizar el dato medido, luego se repitió el proceso moviendo la sonda deslizante de 2cm en 2cm hasta la marca de 24cm. en total se recolectaron 12 datos los cuales se organizaron en tablas y se les saco la pendiente en un gráfico de R vs L, luego se repitió todo este proceso con las dos varillas restantes y finalmente se calculó con ayuda de la pendiente y el diámetro de cada varilla el valor correspondiente a la resistividad teniendo en cuenta la formula ρ=m*A. 4. RESULTADOS Cobre: Tabla#1 Conjunto Serie N.º 1 Serie N.º 1 Serie N.º 1 L (cm) R (Ω) Voltaje (V) Corriente de salida (A) 2 0,0011 1,25E-04 0,118 4 0,0013 1,57E-04 0,118 6 0,0018 2,08E-04 0,118 8 0,0022 2,64E-04 0,118 10 0,0026 3,11E-04 0,118 12 0,0031 3,68E-04 0,117 14 0,0034 3,95E-04 0,117 16 0,0038 4,45E-04 0,118 18 0,0043 5,07E-04 0,118 20 0,0047 5,57E-04 0,117 22 0,0052 6,07E-04 0,117 24 0,0056 6,53E-04 0,117 EXPERIENCIA No 7 Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD Gráfico 1: R vs L=pendiente 𝑨 = 𝜋 ( 0,1 2 ) 2 = 7,85𝑥10−3 𝐷 = 2,08𝑥10−4𝑥7,85𝑥10−3 = 1,6µΩ𝑐𝑚 𝐸𝑟 = 1,8 − 1,6 1,8 = 0,91 Corriente Tabla#2 0,00074888 0,00565655 Gráfico 2: V vs I Latan: Tabla#3 Conjunto Serie N.º 1 Serie N.º 1 Serie N.º 1 L (cm) R (Ω) Voltaje (V) Corriente de salida (A) 24 0,0059 3,51E-04 0,06 5,84E-03 24 0,0056 6,60E-04 0,119 5,54E-03 24 0,0056 9,94E-04 0,178 5,58E-03 24 0,0055 0,001 0,237 4,22E-03 24 0,0054 0,002 0,297 6,73E-03 24 0,0055 0,002 0,347 5,76E-03 24 0,0054 0,002 0,406 4,93E-03 24 0,0054 0,003 0,464 6,47E-03 24 0,0053 0,003 0,522 5,75E-03 y = 157.57x + 0.0295 0 0.2 0.4 0.6 0.00E+00 1.00E-03 2.00E-03 3.00E-03 4.00E-03 V vs I Conjunto Serie N.º 1 Serie N.º 1 Serie N.º 1 L (cm) R (Ω) Voltaje (V) Corriente de salida (A) 2 0,0034 3,59E-04 0,107 4 0,0058 6,27E-04 0,108 6 0,0087 9,34E-04 0,108 8 0,0116 1,00E-03 0,109 10 0,0144 2,00E-03 0,109 12 0,0172 2,00E-03 0,109 14 0,0199 2,00E-03 0,109 16 0,0228 2,00E-03 0,11 18 0,0256 3,00E-03 0,109 20 0,0282 3,00E-03 0,109 22 0,0309 3,00E-03 0,109 24 0,0338 4,00E-03 0,108 EXPERIENCIA No 7 Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD Gráfico 3: R vs L=pendiente 𝑨 = 𝜋 ( 0,1 2 ) 2 = 7,85𝑥10−3 𝑫 = 𝟏, 𝟑𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑𝒙𝟕, 𝟖𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑 = 𝟕, 𝟔𝟓µΩ𝒄𝒎 𝑬𝒓 = 𝟕 − 𝟕, 𝟔𝟓 𝟕 = 𝟓, 𝟗 Corriente Tabla#4 0,03490475 0,00300946 Gráfico 4: V vs I Aluminio: Tabla#5 Gráfico 5: R vs L=pendiente 𝑨 = 𝜋 ( 0,1 2 ) 2 = 7,85𝑥10−3 𝝏 = 𝟔, 𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟒𝒙𝟕, 𝟖𝟓𝒙𝟏𝟎−𝟑 = 𝟓, 𝟏µΩ𝒄𝒎 𝑬𝒓 = 𝟒, 𝟗 − 𝟓, 𝟏 𝟒, 𝟗 = 𝟑, 𝟖 Conjunto Serie N.º 1 Serie N.º 1 Serie N.º 1 L (cm) R (Ω) Voltaje (V) Corriente de salida (A) 24 0,0345 0,002 0,047 0,04255319 24 0,0336 0,003 0,091 0,03296703 24 0,0339 0,003 0,091 0,03296703 24 0,0336 0,006 0,181 0,03314917 24 0,0336 0,008 0,227 0,03524229 24 0,0337 0,009 0,266 0,03383459 24 0,0337 0,011 0,312 0,03525641 24 0,0336 0,012 0,358 0,03351955 24 0,0336 0,014 0,404 0,03465347 y = 29.175x - 0.0008 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.005 0.01 0.015 V vs I Conjunto Serie N.º 1 Serie N.º 1 Serie N.º 1 L (cm) R (Ω) Voltaje (V) Corriente de salida (A) 2 0,0017 1,92E-04 0,113 4 0,0031 3,53E-04 0,113 6 0,0045 5,04E-04 0,113 8 0,0058 6,57E-04 0,113 10 0,0071 8,05E-04 0,113 12 0,0086 9,67E-04 0,113 14 0,0098 1,00E-03 0,113 16 0,0113 1,00E-03 0,113 18 0,0126 1,00E-03 0,113 20 0,0139 2,00E-03 0,113 22 0,0153 2,00E-03 0,113 24 0,0167 2,00E-03 0,113 EXPERIENCIA No 7 Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD Corriente Tabla#6 0,01652444 0,00128368 Gráfico 6: V vs I Material Resistencia Resistividad Cobre 0,00564 1,6µΩcm Latan 0,0349047 7,65µΩcm Aluminio 0,01652444 5,1µΩ𝑐𝑚 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS 1 ¿Qué tipo de proporcionalidad existe entre las variables L y R? ¿Es lo que esperaba de acuerdo con sus conocimientos teóricos? Explique. Es de tipo proporcional, lo que quiere decir que es creciente constante, si es de acuerdo lo que se esperaba. Ya que al ser proporcionales si una aumenta la otra lo hace en el mismo momento e igualmente. 2. Obtenga la ecuación experimental para el gráfico anterior. Deje constancia de la deducción realizada. 𝑅 = 𝑑𝑥𝐿 𝐴 Resistencia es igual a resistividad por longitud sobre el área. 𝑚 = 𝑑 𝐴 La pendiente es igual a resistividad sobre el área; por lo que, si graficamos R vs L, obtendremos pendiente. 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑚𝑥𝐴 Para hallar resistividad se despeja y se obtiene la ecuación anterior. 3. ¿Cuál es el valor y las unidades de la constante de proporcionalidad (pendiente de la recta) de la relación L y R, y qué representa físicamente? Para el cobre la resistividad fue de 2x10-4Ωcm, para el latan fue 1,35x10-3 Ωcm y para el aluminio fue de 6,5x10-4 Ωcm. Representa la resistividad que aguanta o soporta cada material ya sea cobre, latan y aluminio. 4. ¿Puede un alambre de cobre y uno de aluminio del mismo diámetro tener la misma resistencia? Explique. Como la resistividad del cobre es menor que la del aluminio, la sección del alambre de aluminio deberá ser mayor que el de cobre, por ejemplo: si la longitud del cobre es 1.6 veces más que el aluminio la resistencia será igual 3. 5.Al determinar la pendiente de la gráfica de V vs I ¿Qué significado tiene la pendiente de la recta obtenida? ¿Cuáles son las unidades? Conjunto Serie N.º 1 Serie N.º 1 Serie N.º 1 L (cm) R (Ω) Voltaje (V) Corriente de salida (A) 24 0,0168 0,0009355 0,056 0,01670536 24 0,0165 0,002 0,111 0,01801802 24 0,0164 0,003 0,167 0,01796407 24 0,0163 0,004 0,222 0,01801802 24 0,0162 0,004 0,278 0,01438849 24 0,0163 0,005 0,325 0,01538462 24 0,0162 0,006 0,38 0,01578947 24 0,0162 0,007 0,435 0,01609195 24 0,0163 0,008 0,489 0,01635992 y = 63.472x - 0.008 0 0.2 0.4 0.6 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 V vs I EXPERIENCIA No 7 Error! Reference source not found. LEY DE OHM Y RESISTIVIDAD La pendiente muestra el valor de la resistencia (R) y esta se expresa en Ohm (Ω). 6. ¿Cuál es el valor de la resistencia R obtenida? ¿Cuál es el error de la medida de esa resistencia? Resistencia Error% 0,00564 0,00074 0,0349047 0,0030094 0,01652444 0,00128368 7. CONCLUSIONES Se permitió observar durante ciertos procedimientos de materiales como el cobre, Aluminio, Latón, y así la realización de corriente y voltaje donde se pudo ver y obtener como resultado los datos y tablas obtenidas mediante el simulador del sistema de laboratorio, donde el valor de la resistencia desconocida estaba dado por la pendiente de las gráficas y la relación entre voltaje y corriente, es lineal. La corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Cuando la resistencia disminuye la corriente aumenta, para ambos casos el valor de la tensión o voltaje son siempre constantes. 8. REFERENCIAS • Bensaid, D. (2001). Resistencias. EditorialEl Viejo Topo. • Juárez, A. R. R. (2018) Ley de Ohm. • Mantilla Quijano, G., & González, H. (1977). Ley de Ohm (aplicación). • Mora, J. F. (2012). Circuitos eléctricos. Pearson Educación.
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