Preparacin de Informes en formato IEE

PRCTICA #2

VERIFICACIN DE LA LEY DE OHMCesar LenRodrigo DelgadoCleonb1@est.ups.edu.ecUniversidad Politcnica Salesiana

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

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RESUMEN: En el presente escrito se enfoca en la realizacin de una prctica sobre la ley de Ohm, la cual iremos verificando por diferentes circuitos tanto en serie como en paralelo en donde se medira la corriente y el voltaje de los mismos, para esto ser necesario utilizar el banco de trabajo y adems un voltimetro y un ampermetro.

INTRODUCCIN

Se introduce diciendo que para la siguiente prctica es necesario tener el conocimiento de cmo medir corriente y voltaje, para esto se utilizara el multmetro y mediremos en los circuitos tanto en serie como en paralelo adems ser necesario fijar una tensin para empezar con las mediciones, luego de a ver sacado los resultados tendremos que sacar nuestras conclusiones acerca de cada uno de las mediciones realizadas.

OBJETIVO GENERAL

Determinar diferencia de potencial e intensidad de corriente en circuitos con diferentes elementos electrnicos y determinar la relacin entre ellos.

OBJETIVOS ESPECFICOS

a) Explicar el funcionamiento y analizar la ley de Ohm.b) Poner en evidencia la relacin que hay entre la tensin aplicada y la intensidad que circula.c) Explicar en donde se conecta y porque en este caso el ampermetro y el voltmetro.

MARCO TERICO

La tensin, el voltaje o diferencia de potencial es una magnitud fsica que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito cerrado. La diferencia de potencil tambin se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo elctrico, sobre una partcula cargada, para moverla de un lugar a otro.

Diferencia de potencialLa tensin entre dos puntos de un campo elctrico es igual al trabajo que realiza dicha unidad de carga positiva para transportarla desde el punto A al punto B. En el Sistema Internacional de Unidades, la diferencia de potencial se mide en voltios (V), al igual que el potencial. La tensin es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial elctrico de los puntos A y B en el campo. Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producir un flujo de corriente elctrica. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladar a travs del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesar cuando ambos puntos igual en su potencial elctrico (Ley de Henry). Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente elctrica.Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un slo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algn otro donde el potencial sea cero.LA LEY DE OHMLa Ley de Ohm, fue postulada por el matemtico y fsico alemn Georg Simon Ohm (1787-1854), esta es una de las leyes fundamentales de la electrodinmica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades bsicas presentes en cualquier circuito elctrico como son:V = es la diferencia de potencial entre los dos extremos de un elemento de resistencia, conocido tambin como tensin, voltaje (que se mide en voltios).I = es la corriente elctrica que pasa por dicho elemento de resistencia (que se mide en amperios).R = es la resistencia del mismo elemento (que se mide en ohmios).Postulado general de la Ley de OhmEl flujo de corriente en amperios que circula por un circuito elctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensin o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia en ohm de la carga que se tiene conectada.La Ley de Ohm es considerada como el fundamento en el anlisis de circuitos y se expresa mediante la frmula:

Existen otras dos formas tiles que se pueden derivar de la ecuacin (1), y son:

Para producir una corriente, primero debe existir un voltaje en la resistencia, Para cualquier sistema de energa elctrica, siempre se utiliza el "flujo convencional de la corriente", en el cual la corriente va del terminal positivo al negativo, aunque en la actualidad se ha descubierto que el flujo de la corriente elctrica va del terminal negativo al positivo.Los voltmetros poseen una alta resistencia elctrica y siempre se conectan en paralelo con un circuito o componente, por ejemplo, una resistencia. Vase la figura 5.1.

EL VOLTMETRO SE CONECTA EN PARALELO AL ELEMENTO A MEDIR

En los multmetros digitales, se debe tener precaucin al medir VDC ya que si se invierten las conexiones, el multmetro marcara un voltaje negativo, situacin que no sucede con los voltmetros analgicos ya que estos desplazan su aguja hacia el lado apuesto de la escala, por lo que se debe tener cuidado cuando se conectan estos voltmetros. Los ampermetros tienen una baja resistencia interna y se conectan en serie con el circuito o el componente, por ejemplo, una resistencia. Vase la figura 5.2

EL AMPERMETRO SE CONECTA EN SERIE AL ELEMENTO A MEDIR

Las mismas consideraciones que se hicieron respecto a la polaridad del voltmetro se aplican al ampermetro.Circuito Mixto:

Los circuitos mixtos son una combinacin de los circuitos en serie y paralelo, es decir, un circuito mixto, es aquel que tiene circuitos en serie y paralelo dentro del mismo circuito.

Recordemos, para poder aplicar la ley de Ohm siempre tendremos que reducir el circuito aUNA sola resistencia. Antes de hacerlo o calcularlo, es muy importante hacer el anlisis para identificar las partes del circuito donde identificaremos que resistencias se encuentran en paralelo o serie, y buscaremos simplificarlas por separado, es decir, sacando la resistencia total de cada una, al final debe quedar un circuito serie con todas las resistencias totales. Bastara con sumarlas y listo.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS Mdulo de fuente de energa. (0-170VDC)Mdulo de Carga Resistiva.Multmetro digital. Analizador de potencias.Cables de conexin.

PROCEDIMIENTO

Circuito en Serie

Calculo de RT, IT, VR1, VR3,VR2:VCC=100VR1=250R2=500R3=1000

0.057 A

Circuito en Paralelo

Calculo de RT, IT, IR1, IR3,IR2:VCC=100VR1=250R2=500R3=1000

IR1medida= 0.41A

IR2 medida= 0.21A

IR3 medida= 0.11A

IT medida= 0.71A

Arme el circuito que se muestra en la figura 5.3, verifique que el interruptor de alimentacin est abierto, y con ello el voltaje de salida debe ser cero.

Figura 5.3NOTAUtilice el analizador de potencia.

VDC (V)020406080100120

IDC (mA)

Encienda la fuente de energa y ajuste con el volante de control, (en el sentido de las manecillas del reloj) hasta que el voltmetro que se encuentra conectado a la carga de 500 indique 20VDC. El ampermetro de DC indicar la corriente que pasa por el circuito. Registre este valor en tabla 5.1. Haga lo mismo para los diferentes voltajes que se indican en la tabla. Reduzca el voltaje a cero y desconecte el interruptor de la fuente de energa. (No desconecte el circuito.)

Tabla 5.1

Utilice los datos de la tabla 5.1 para graficar las corrientes medidas, en los voltajes indicados, sobre la grfica que aparece en la figura 5.4, luego trace la grfica por los puntos marcados anteriormente. Es directamente proporcional la corriente al voltaje?

V(V)20406080100120

V/I()

Figura 5.4.

Con los valores de I y V de la tabla 5.1, calcule las relaciones de V/I de cada caso y registre sus clculos en la tabla 5.2.

Tabla 5.2

Ntese que el valor de V/I es un valor constante, el promedio es de 500 y es un valor similar a la resistencia, que utilizamos para realizar estas mediciones.

A continuacin, usted deber comprobar la siguiente ecuacin de la ley de Ohm (I= V/R), para realizar esto utilice el circuito de la Figura 5.3.

Encienda la fuente de energa y ajstela en 90VDC, segn la lectura que muestre el voltmetro conectado a la resistencia de 500. Realice las mediciones y registre la corriente que pasa por la resistencia.

Reduzca el voltaje a cero y baje el interruptor de la fuente de energa, calcule la corriente que debera circular por el circuito anterior.

A continuacin, usted deber comprobar la siguiente ecuacin de la ley de Ohm (V = I x R). Utilice el mismo circuito de la figura 5.3; sin embargo, para esta comprobacin, la resistencia que se utilizara es la de 250. Encienda la fuente de energa y ajuste el voltaje de salida hasta que el ampermetro indique 0,2 amperios. (Tenga presente que si utiliza la escala de mA, deber medir 200mA) Realice las mediciones y registre el voltaje que pasa por la resistencia.

Reduzca el voltaje a cero y baje el interruptor de la fuente de energa, calcule la corriente que debera circular por el circuito anterior.

Ahora se medir el valor de una resistencia equivalente, pero utilizando la ley de Ohm. Utilice el circuito de la figura 5.3. Encienda la fuente de energa y ajuste el voltaje de salida a 60VDC segn lo indique el voltmetro conectado al mdulo de carga resistiva, utilice los interruptores articulados para variar la resistencia hasta que el ampermetro muestre aproximadamente 0,3A. Reajuste el voltaje si es necesario, con la finalidad de mantener 60VDC en la resistencia.

a) Aplique la ley de Ohm, utilice el voltaje anterior (60VDC) y la corriente que midi, para calcular la resistencia equivalente que se tiene ahora en el circuito.

Reduzca el voltaje a cero y baje el interruptor de la fuente de energa.b) Utilice la frmula para calcular la resistencia equivalente, cuando se tienen varias resistencias en paralelo, con las resistencias que se conect en paralelo, y calcule:

Son similares los valores de a) y b)?Utilice el multmetro para medir la resistencia equivalente de punto 9.

Son aproximadamente iguales los valores medidos y calculados de resistencia, que se obtuvieron en el literal 9. (b)?..Explique porqu?

EVALUACIN#12345678

V(V)621863

I(A)77536546

R()9434075534

Utilice la ley de Ohm, para llenar los espacios en blanco de la tabla 5.3.

Tabla 5.3Un ampermetro tiene una escala 3A, su resistencia interna de 0,1. Si accidentalmente se le conectar a una lnea de alimentacin de 160V, Cul sera la corriente que pasara por el instrumento?

Qu sucedera en tal caso?

Un voltmetro tiene una resistencia resistencia de 200.000. Cul es la corriente que pasa por el instrumento cuando se conecta a una lnea de 127VDC?

Una persona accidentalmente toca una lnea de alimentacin de 220VDC. Si la resistencia de su piel es 15.000 Cul es el valor de la corriente que pasa por su cuerpo?

Resulta peligrosa esta corriente?.Muchas veces se ha observado a las aves o pjaros, que se paran en lneas de transmisin con voltajes hasta de 23.000 voltios y no sufren ningn dao. A que se debe esto?

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Concluimos diciendo que la prctica fue muy clara, ya que solo con observar el esquema del circuito se poda calcular las resistencias equivalentes dependiendo si era en serie o en paralela.Las resistencias equivalentes en algunos casos variaban ya que cuando se realizaba el clculo con cada una de las formulas correspondientes obtenamos un valor como por ejemplo: 166,6 y cuando mediamos la resistencia con el multmetro digital obtenamos esto: 166,1; es decir variaba un poco la mayora de veces solo en decimales.Para lo cual en la segunda parte de esta misma prctica se calculara el porcentaje de error absoluto.

REFERENCIA

http://www.colegioglenndoman.edu.co/2010%20fisica%20clase%205.htm

S1

R1

-

+

E

S1

R1

-

+

E

120VDC

R1=500

input

+

-

ouput

40

40

60

80

80

120

20

I(mA)

E(V)

200

100

120

160

240