388695647-Practica-5-del-laboratorio-de-Electricidad-y-Magnetismo

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Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores
Plantel Aragón
INGENIERIA ELECTRICA
CLASE “ELECRTRICIDAD Y MAGNETSIMO”
TRABAJO
TEMA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
GRUPO:8510
NOMBRE DEL PROFESOR: RODOLFO ZARAGOZA BUCHAIN
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
FECHA DE ENTREGA: NOVIEMBRE DEL 2022
PRÁCTICA 5: RESISTENCIA OHMICA, RESISTIVIDAD Y LEY DE OMH 
OBJETIVOS
Aplicar el método del Puente de Wheatstone para medición de resistencia óhmica.
Método de caída de potencial (Ley de Ohm), para medición de resistencia óhmica. 
Determinar la conductividad y resistividad de un material a partir de la Ley de Ohm en su forma vectorial. 
Verificar la dependencia de la resistencia respecto a: la longitud, el área de sección transversal y la resistividad. 
Observar la variación de la resistencia óhmica en función de la temperatura. 
CUESTIONARIO
Enuncie 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. 
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, G es la conductancia en siemens 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.
Los valores de resistencia óhmica se pueden obtener a través de un código de colores. Investigue y muestre en una tabla el mismo. 
Atendiendo al punto 2 indique el valor de las siguientes resistencias: 
# 	Primera 	Segunda 	Tercera 	Cuarta 	Valor
1 	Café 	Negro 	Rojo 	Oro 	10x102 (5%)
2 	Rojo 	Violeta 	Rojo 	Oro 	27 x102 (5%)
3 	Café 	Negro 	Naranja 	Plata 	10 x103 (10%)
4 	Amarillo 	Violeta 	Naranja 	Plata 	47 x103 (10%)
5 	Rojo 	Rojo 	Verde 	Rojo 	22 x105 (2%)
6 	Café 	Negro 	Negro 	Oro 	10 (5%)
¿Qué características nominales proporciona el fabricante de una resistencia óhmica? 
Valor nominal: Es el valor en Ohms que posee. Este valor puede venir impreso o en código de colores. 
Tolerancia: Es el error máximo con el que se fabrica la resistencia. Esta tolerancia puede ser de +-5% y +-10%, por lo general. 
Potencia máxima: Es la mayor potencia que será capaz de disipar sin quemarse.
Considerando los valores nominales de resistencia óhmica, a partir de la expresión de potencia eléctrica, deduzca la fórmula que cuantifique el voltaje máximo que se puede aplicar a la misma. 
Defina los conceptos: conductividad eléctrica y resistividad eléctrica. 
¿De qué parámetros geométricos y físicos depende la resistencia óhmica de un alambre conductor? Indique la ecuación de resistencia óhmica en función de estos parámetros. 
La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo, en m, de su sección en m2 del tipo de material y de la temperatura. Si consideramos la temperatura constante (20◦c), la resistencia viene dada por la siguiente expresión:
Defina el concepto densidad de corriente eléctrica y escriba su expresión correspondiente. 
Se define como una magnitud vectorial que tiene unidades de corriente eléctrica por unidad de superficie, es decir, intensidad por unidad de área. Cuanta más carga haya, mayor es la densidad de corriente; cuanto más rápido se mueva, mayor es la densidad. Si no hay cargas (vacío) o no se mueven (electrostática) la densidad de corriente se anula.
Enuncie la Ley de Ohm en su forma vectorial, describiendo sus variables y unidades correspondientes 
En su forma vectorial, la Ley de Ohm es: 
J = σ E, 
Donde J es la densidad de corriente (o corriente por unidad de área), σ es la conductividad del medio, y E la intensidad del campo eléctrico. En esta expresión, tanto J como E son vectores, mientras que σ es un escalar.
Escriba la expresión matemática de variación de la resistencia con respecto a la temperatura y defina cada término. 
INTRODUCCIÓN
Resistencia óhmica
Se denomina resistencia óhmica a aquellas resistencias que, a cualquier temperatura dentro de su rango de operación, mantienen una resistencia constante. Según el material utilizado en su elaboración, una resistencia puede operar dentro de un rango determinado de temperatura. La resistencia eléctrica (R) es la oposición que presentan los materiales para que fluya la corriente eléctrica a través de ellos. Esta dificultad que se encuentra la corriente al circular se debe a las colisiones que se presentan entre los electrones en movimiento y los átomos del material. La resistencia eléctrica de una determinada muestra de material conductor depende del tamaño y forma del conductor, del material del que está compuesto, y de su temperatura.   En el S. I. de unidades, la resistencia eléctrica se mide en ohm, cuyo símbolo es Ω.
La resistividad eléctrica es una propiedad específica de la materia que mide la dificultad que presenta una sustancia para conducir la corriente eléctrica. Entre mayor sea la resistividad de una sustancia, menor será su capacidad para conducir la corriente eléctrica. A diferencia de la resistencia, que depende de la forma del conductor, la resistividad sólo depende del material del que está hecho el conductor, y no de su forma; por lo anterior, se dice que la resistividad es una propiedad intensiva. La resistividad se designa por la letra (ρ), y su unidad en el S. I. Es el Ω·m . 
Conductividad
Un material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertemente unidos a sus núcleos, prácticamente no permite sus desplazamientos y, por lo tanto, tampoco el paso de la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de tensión entre dos puntos del mismo, por otro lado los elementos metálicos, generalmente cobre o aluminio, permeables al paso de la corriente eléctrica y que, por lo tanto, cumplen la función de transportar la energía de un extremo al otro del cable se llaman conductores, materiales que oponen mínima resistencia ante una corriente eléctrica.
Corriente eléctrica, es el flujo de electricidad que pasa por un material conductor; siendo su unidad de medida el amperio. y se representan por la letra I.
Ley de ohm
“El flujo de corriente en ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que tiene conectada.”
La Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán George Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:
Tensión o voltaje "E", en volt (V).
Intensidad de la corriente "  I ", en ampere (A).
Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.
Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional.
Desde el punto de vista matemático el postulado anterior se puede representar por medio de la siguiente Fórmula General de la Ley de Ohm:
 En su forma vectorial, la Ley de Ohm es: 
J = σ E, 
donde J es la densidad de corriente (o corriente por unidad de área), σ es la conductividad del medio, y E la intensidad del campo eléctrico. En esta expresión, tanto J como E son vectores, mientras que σ es un escalar.
Caída de potencial
Se define como la diferencia de potencial que existe entre los dos extremos de una línea eléctrica. En un conductor la caída de tensión se mide en volts y existe en función del largo y de la resistencia del medio de condición eléctrica. A mayor distancia de la fuente de voltaje y mayor resistencia del conductor eléctrico existe una mayor caída de tensión.
Este es el método más empleado para la medición de la resistencia de sistemas de tierra. El método consiste en hacer circularuna corriente entre dos electrodos: uno llamado E que corresponde a la red de puesta a tierra y un segundo electrodo auxiliar denominado de corriente (C) y medir la caída de potencial mediante otro electrodo auxiliar denominado de potencial (P). Conociendo el valor de tensión y el valor de corriente se podrá obtener el valor de la resistencia mediante ley de Ohm (V/I). La resistencia de los electrodos auxiliares se desprecia, porque la resistencia del electrodo C no tiene determinación de la caída de potencial V. La corriente I se comporta como constante. 
La caída de tensión o de voltaje en un sistema eléctrico es una de las fallas más comunes en una red de distribución y tiene efectos negativos considerables como perdidas económicas importantes, paros de producción y daños parciales y totales de maquinaría.
El puente de Wheatstone 
Es un circuito inicialmente descrito en 1833 por Samuel Hunter Christie (1784-1865). No obstante, fue el Sr. Charles Wheatestone quien le dio muchos usos cuando lo descubrió en 1843. Como resultado este circuito lleva su nombre. Es el circuito mas sensitivo que existe medir una resistencia. El puente de Wheatstone es un circuito muy interesante y se utiliza para medir el valor de componentes pasivos como las resistencias (como ya se había dicho).
El circuito es el siguiente: (puede conectarse a cualquier voltaje en corriente directa, recomendable no más de 12 voltios). Cuando el puente se encuentra en equilibrio: R1 = R2 y Rx = R3 de donde: R1 / Rx = R2 / R3. En este caso la diferencia de potencial (la tensión) es de cero “0” voltios entre los puntos A y B, donde se ha colocado un amperímetro, que muestra que no pasa corriente entre los puntos A y B (0 amperios).
DESARROLLO 
Primeramente, se tomaron 4 resistencias, todas y cada una diferentes. Para medir la resistencia óhmica hay distintos métodos, el primero a utilizar fue el del código de colores donde se observaron las líneas de colores que tienen las resistencias, y con ayuda de una tabla de valores que es el código de colores para resistencias de carbón, se calculó la resistencia óhmica y se colocó el resultado en la tabla.
Se utilizó también el puente de Wheatstone, el profesor explicó la manera en la que se utiliza este aparato y como se calcula la resistencia y se tomaron los datos generados 
Posteriormente se utilizó un multímetro el cual se colocó en la función óhmetro, y se volvieron a medir los datos que posteriormente se colocaron en la tabla.
a) ¿Qué condiciones se deben cumplir para medir el valor de la resistencia desconocida por medio del puente de Wheatstone?
Los elementos de un puente de Wheatstone son una fuente de voltaje, 3 resistencias (en ocasiones se habla de una resistencia ajustable) y una resistencia desconocida.
El circuito propuesto por Wheatstone señala que los valores de R1, R2 y R3 son conocidos, y que el valor de R2 puede ser ajustado. Esto se puede realizar si R2 es un potenciómetro de precisión. Siguiendo las reglas de Kirchoff se sabe que el valor entre la terminales B y D (Vg) es sencillamente un divisor de voltaje.
Si R1 es igual a R3, la resistencia R2 se puede variar hasta igualar el valor de Rx. Una vez logrado esto, el voltaje de las terminales B y D es el mismo y por lo tanto no existe corriente alguna.
Evidentemente la funcionalidad del puente de Wheatstone radica en la facilidad con la que se pueden medir diferencias de voltaje. En lugar de balancear el puente de Wheatstone lo que se hace es estimar el valor de Rx a partir de los valores de R1, R2 y R3.
Se calcularon los valores de la resistencia de datos y se calculó el voltaje máximo, se conectó la fuente de voltaje y se armó un circuito, se le colocaron 5V al circuito y se alimentó el circuito para realizar mediciones de voltaje e intensidad de corriente
e) ¿Con qué método obtuvo mayor exactitud en la medición de resistencia óhmica? (tome como referencia el valor obtenido por código de colores, sin considerar la tolerancia)
el puente de Wheatstone es el circuito más sensitivo que existe medir una resistencia
Ahora el circuito se conecta a la interfaz previamente conectada a la computadora configurando el uso de los sensores correctos.
 Y se tomaron los datos necesarios, se realiza una grafica con estos datos obtenidos en DataStudio
. 
f) En función de la gráfica obtenida, ¿Cómo se comporta el Potencia eléctrica en la resistencia? ¿Coincide la potencia calculada con la especificada por el fabricante? Explique.
El voltaje máximo si se comporta eléctricamente proporcional al voltaje. 
TABLA DE RESULTADOS. 
	R
	Código de color
	Rx
Color
(omh)
	Rx
Multímetro
(omh)
	Rx (puente de Wheatstone)
(omh)
	Voltaje máximo de operación
(V)
	v
	I 
(A)
	Rx 
(omh)
	1
	Café plata negro café
	100
	106.3
	106.09
	7.07
	5
	46x10-3
	108.7
	2
	Amarillo naranja violeta dorado
	47k
	46.4K
	316700
	153.29
	5
	.10x10-3
	50000
	3
	Naranja naranja rojo dorado
	3300
	3.348 k
	3350
	40.62
	5
	1.5x10-3
	3333.33
	4
	Rojo violeta rojo dorado
	2700
	2.66k
	2672
	36.74
	5
	1.88x10-3
	2659.57
ANÁLISIS DE RESULTADOS.
Las resistencias de carbón se comportaron como se esperaba que se comportaran, ya que los métodos de medición de la resistencia óhmica daban resultados parecidos, además se compararon los métodos para verificar cual era el mejor, se comprendieron los conceptos de resistencia, resistividad y conductividad. 
CONCLUSIÓN
Los objetivos de la práctica tienen como fin el conocer las características con las que cuentan las resistencias, para ello se comprobó que es posible determinar la conductividad y resistividad de un material a partir de la ley de ohm la cual nos dice que la intensidad eléctrica en dos puntos de un circuito es proporcional a la tensión eléctrica de estos puntos, para realizar la medición de las diferentes resistencias se utilizó el puente de Wheatstone, comprobando así la veracidad de la ley de ohm, puesto que la resistencia varía siendo así la oposición de dichos materiales a que la corriente circule por medio de los mismos, provocando así que existan materiales conductores y aislantes.
Con tres métodos distintos se midieron las diferentes resistencias y con todos ellos se obtuvo un valor similar, por otro lado se estuvo aplicando un voltaje variante con el cual se calculó la potencia y la corriente misma que no presentó variaciones significativas puesto que la corriente al ser el flujo de electrones que pasan por un conductor, en este caso recordemos que se trata de una resistencia que al aumentar el voltaje, la corriente no aumentaba mucho y por lo tanto de igual manera la potencia
BIBLIOGRAFÍA
https://www.corpnewline.com/caida-de-tension.htm
SERWAY. Física. Editorial McGraw-Hill (1992)
http://www.academico.cecyt7.ipn.mx/FisicaIII/temas/resistencia.htm
http://www.electrontools.com/Home/WP/2016/03/09/codigo-de-colores-resistencias/