electrotecnia informe ley de ohm

Laboratorio de electrotecnia

Facultad de Ingeniera mecnica

Universidad del Atlntico

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LEY DE OHM

Mara Sandoval 1; Luis Utria1; Hankel Ripoll1; Johaan Llanos1; Edison Velez2


[email protected]

1: Estudiantes de ingeniera mecnica.

2: Docente de electrotecnia.

RESUMEN

El procedimiento experimental llevado a cabo en el laboratorio de electrotecnia de la

Universidad Del Atlntico tuvo como objetivo principal determinar el valor de R para una

resistencia (300) con el fin de aplicar la ley de Ohm, para ello se elabor un circuito y se

midi la diferencia de potencial y la corriente del circuito formado para aplicar los clculos

correspondientes y hallar as el valor de la resistencia del circuito.

Palabras Claves: Resistencia, diferencia de potencial, ley de Ohm, voltaje, corriente,

circuito.

ABSTRACT

The experimental practice carried out in the electrical engineering lab at the Atlantic

University had as main objective to determine the value of R for a resistor (300) in order

to apply Ohm's law, For that reason was developed a circuit and measuring the potential

difference and current of the circuit formed to implement the calculations and after that to

find the resistance value.

Keywords: Resistance, potential difference, Ohm's law, voltage, current, circuit.




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1- OBJETIVOS

Determinar aplicando ley de ohm

el valor de R para una resistencia

de 300.

Estudiar las caractersticas de las

resistencias, que sigue la ley de

Ohm.

Familiarizarse con el manejo de

los elementos de laboratorio tales

como los conectores y la fuente

de voltaje.

2- INTRODUCCION

En los materiales conductores existen

cargas capaces de moverse libremente

bajo la accin de un campo elctrico. Si

se crea una diferencia de potencial entre

dos puntos del conductor se puede hacer

que dichas partculas se muevan. Las

cargas mviles se denominan portadores

de corriente y al nmero de cargas que

pasan por un mismo lugar en un segundo

se le llama intensidad de corriente y se

expresa, segn el Sistema Internacional,

en amperios (A). Para que las cargas

se muevan en una direccin se necesita

energa, esto se obtiene de un generador

o batera que produce una diferencia de

potencial llamada fuerza electromotriz

(fem). La fem de una batera es el trabajo

que esta efecta por la cantidad de carga

que pasa a travs de ella y se mide en

voltios (V). Si se aplica un voltaje en los

extremos de un material conductor, se

esperara que se produzca una corriente

de la misma magnitud. Sin embargo, hay

muchos factores que influyen en el flujo

de una corriente. As como es difcil

atravesar una habitacin llena de

personas o como la viscosidad de un

lquido afecta el flujo a travs de un tubo,

la resistencia del material por el cual

pasa la corriente afectar el flujo

descarga. Cualquier objeto que ofrece

una resistencia considerable a la

corriente elctrica se llama un resistor, la

mayora de los artefactos elctricos que

utilizamos todos los das son

considerados resistores. Para cuantificar

la resistencia se puede aplicar un gran

voltaje a travs de un objeto y si produce

solo una pequea corriente, ese objeto

presenta una elevada resistencia; y si la

corriente producida tiene la misma

magnitud del voltaje, entonces el objeto

no presenta resistencia o es muy

pequea. Las unidades de la resistencia

son voltio por amperio (V/A), tambin

llamado Ohmios en honor al fsico

George Ohm.




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3- MARCO TERICO

3.1- LA LEY DE OHM

La Ley de Ohm, postulada por el fsico y

matemtico alemn Georg Simn Ohm,

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:

a) Tensin o voltaje "E", en volt (V).

b) Intensidad de la corriente " I ", en

ampere (A).

c) Resistencia "R" en ohm ( ) de la

carga o consumidor conectado al

circuito.

Figura 1. Circuito elctrico cerrado

compuesto por una pila de 1,5 volt, una

resistencia o carga elctrica "R" y la

circulacin de una intensidad o flujo de

corriente elctrica "I" suministrado por la

propia pila.

Debido a la existencia de materiales que

dificultan ms que otros el paso de la

corriente elctrica a travs de los

mismos, cuando el valor de su

resistencia vara, el valor de la intensidad

de corriente en ampere tambin vara de

forma inversamente proporcional. Es

decir, a medida que la resistencia

aumenta la corriente disminuye y,

viceversa, cuando la resistencia al paso

de la corriente disminuye la corriente

aumenta, siempre que para ambos casos

el valor de la tensin o voltaje se

mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia

Ley, el valor de la tensin o voltaje es

directamente proporcional a la intensidad

de la corriente; por tanto, si el voltaje

aumenta o disminuye, el amperaje de la

corriente que circula por el circuito

aumentar o disminuir en la misma

proporcin, siempre y cuando el valor de

la resistencia conectada al circuito se

mantenga constante.

Postulado general de la Ley de Ohm

El flujo de corriente en ampere que

circula por un circuito elctrico cerrado,

es directamente proporcional a la tensin

o voltaje aplicado, e inversamente




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proporcional a la resistencia en ohm de

la carga que tiene conectada.

3.2- CONCEPTO DE IMPEDANCIA

En los circuitos de corriente alterna (AC)

los receptores presentan una oposicin a

la corriente que no depende nicamente

de la resistencia hmica del mismo,

puesto que los efectos de los campos

magnticos variables (bobinas) tienen

una influencia importante. En AC, la

oposicin a la corriente recibe el nombre

de impedancia (Z), que obviamente se

mide en .

Figura 2. Circuito elctrico cerrado

compuesto por una fuente de corriente

alterna, una resistencia (impedancia) y la

circulacin de corriente

elctrica "I" suministrado por la fuente.

La impedancia extiende el concepto de

resistencia a los circuitos de corriente

alterna (CA), y posee tanto en magnitud

y fase, cosa distinta de los circuitos de

corriente continua (CC) que slo poseen

magnitud. La relacin entre V, I, Z, se

determina mediante la "Ley de Ohm

generalizada".

(1)

Dnde:

- I: intensidad eficaz en A

- V: tensin eficaz en V.

- Z: impedancia en .

Es decir, en un circuito de corriente

continua, la impedancia tiene un ngulo

de fase igual a cero, entonces a este

caso en particular, le llamamos

resistencia.

La impedancia puede calcularse como:

(2)

Dnde:

- Z: impedancia en .

- R: resistencia en .

- X: reactancia en .

3.3- FRMULA MATEMTICA

GENERAL DE

REPRESENTACIN DE LA LEY

DE OHM

Desde el punto de vista matemtico el

postulado anterior se puede representar




5

por medio de la siguiente Frmula

General de la Ley de Ohm:

(3)

Para calcular, por ejemplo, el valor de la

impedancia "Z" en ohm de una carga

conectada a un circuito elctrico cerrado

que tiene aplicada una tensin o

voltaje "V" de 1,5 V y por el cual circula

el flujo de una corriente elctrica de 500

miliamperios (mA) de intensidad,

aplicamos la operacin matemtica que

debemos realizar:

(4)

Como se puede observar, la operacin

matemtica que queda indicada ser:

dividir el valor de la tensin o voltaje "V",

por el valor de la intensidad de la

corriente " I " , en ampere (A) . Una vez

realizada la operacin, el resultado ser

el valor en ohm de la resistencia "Z".

En este ejemplo especfico tenemos que

el valor de la tensin que proporciona la

fuente de fuerza electromotriz (FEM), es

de 1,5 V, mientras que la intensidad de la

corriente que fluye por el circuito elctrico

cerrado es de 500 miliamperios (mA).

Como ya conocemos, para trabajar con

la frmula es necesario que el valor de la

intensidad est dado en ampere, sin

embargo, en este caso la intensidad de

la corriente que circula por ese circuito

no llega a 1 ampere. Por tanto, para

realizar correctamente esta simple

operacin matemtica de divisin, ser

necesario convertir primero los

500 miliamperios en ampere, pues de

lo contrario el resultado sera errneo.

Para efectuar dicha conversin dividimos

500 mA entre 1000:

(5)

Como vemos, el resultado obtenido es

que 500 miliamperios equivalen a 0,5

ampere, por lo que procedemos a

sustituir, seguidamente, los valores

numricos para poder hallar cuntos ohm

tiene la impedancia del circuito elctrico

con el que estamos trabajando, tal como

se muestra a continuacin:

(6)

Como se puede observar, el resultado de

la operacin matemtica arroja que el

valor de la impedancia "Z" conectada al

circuito es de 3 ohm.




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4- PROCEDIMIENTO

EXPERIMENTAL

En el laboratorio de electrotecnia de la

universidad del atlntico se arm un

circuito para el cual se requiso de la

ayuda de los siguientes elementos de la

mesa:

Una fuente.

Una resistencia.

Un voltmetro.

Un ampermetro.

Figura 3. Mesa de laboratorio en la que

se desarroll la prctica de ley de Ohm

para circuitos de corriente alterna.

Se elabor un circuito, el cual

consista en una resistencia

variable y una fuente de corriente

alterna que permita hacer ajustes

segn el valor de voltaje que se

necesitara.

Se suministr a travs de la

fuente una diferencia de potencial

de 50 V.

Se midi la diferencia de

potencial.

Se midi la corriente en amperios.

Se repiti el procedimiento con

diferencias de potencial de 80V y

100 V.

5- RESULTADOS

Los resultados obtenidos en la

experiencia de laboratorio se presentan a

continuacin en la tabla 1.

#

1 50 50 0,18

2 80 80 0,30

3 100 100 0,36

Tabla 1. Resultados obtenidos para el

circuito elaborado con la resistencia de

300.

Con los datos observados en la tabla 1,

se puede elaborar un grfico vs lo

cual nos arrojar una funcin lineal de la

forma , cuya pendiente es el

valor de la resistencia de nuestro circuito




7

esto solo si nuestro material cumple las

leyes de ohm, sin embargo si dicho

objeto no cumple las leyes el grafico

obtenido ser el de una curva semi-

parablica.

Grafico 1. Se observa la funcin que

describe la relacin entre la diferencia de

potencial y la corriente para nuestra

resistencia de 300. La pendiente de

nuestro grfico es el valor para nuestra

resistencia.

6- ANALISIS Y DISCUSIONES

Cuando se aplica una diferencia de

potencial V a un conductor, circular

por l una intensidad de corriente I. El

valor de esta intensidad de corriente

depender de las caractersticas

elctricas del conductor. Para algunos

conductores, se cumple que la diferencia

de potencial entre sus extremos es

directamente proporcional a la intensidad

de corriente que lo recorre, manteniendo

constantes los dems parmetros que

afectan la resistividad del conductor

(temperatura, etc.). Esta

proporcionalidad, se conoce con el

nombre de Ley de Ohm.

No todos los elementos cumplen con

esta ley, este hecho nos permite

clasificarlos en: hmicos o lineales y, no

hmicos o no lineales.

A los elementos hmicos los llamamos

resistores o resistencias. Para un

conductor hmico, la relacin

define su resistencia, y es una constante

del elemento. La resistencia de los

materiales hmicos depende de la forma

del conductor, del tipo de material, de la

temperatura, pero no de la intensidad de

corriente que circula por l.

0

20

40

60

80

100

120

0 0,1 0,2 0,3 0,4

Vo

ltaj

e

Corriente




8

Figura 4. Se muestra como es la relacin

lineal para un material hmico, y la

relacin no lineal para un material no

hmico.

Para un conductor no hmico, la relacin

no es constante: depende del

valor de diferencia de potencial aplicado

al mismo, o de la intensidad que lo

recorre. No se le puede asignar un nico

valor de resistencia.

Al hacer un anlisis del grafico 1

notamos que la resistencia de 300

cumple la relacin lineal corriente-

diferencia de potencial establecida por la

ley de ohm, por ende la grfica arrojada

nos permite calcular el valor de la

resistencia. Tomando dos puntos en

particular de la grfica se puede hacer un

clculo aproximado de la resistencia

hallando la pendiente de la siguiente

forma:

, esta funcin cumple con las

caractersticas de una funcin lineal por

lo que la podemos relacionar con la

ecuacin canonca de la recta

, donde al comparar obtenemos que la

resistencia sea el inverso pendiente de la

recta.

Para el clculo de la pendiente:

Luego, con los puntos y

:

Observamos que el valor obtenido a

travs de los clculos y el valor nominal

de la resistencia son aproximadamente

iguales.

De igual forma podremos hallarlo

aplicando la ecuacin 4 para cada una

de las mediciones realizadas.




9

#

1 50 0,18 277,778

2 80 0,30 266,667

3 100 0,36 277,778

Tabla 2. Valores de resistencia para

cada medicin realizada en el

laboratorio.

7- CONCLUSIONES

Se puede concluir despus de analizar el

Grfico 1, y realizar el clculo de la

pendiente de la recta obtenida que el

valor de nuestra resistencia es

aproximadamente igual su valor nominal,

por lo cual decimos que el material de

sta, cumple con la anteriormente

mencionada la ley de Ohm.

La precisin de los instrumentos

utilizados es muy importante para

obtener datos exactos, ya que cualquier

variacin en la medicin del valor real

puede afectar el resultado final del

experimento. Es necesario realizar las

mediciones con artefactos de calidad

para obtener lecturas precisas. Esto con

el fin de reducir el error, puesto que

cuando estos valores obtenidos en el

laboratorio pueden ser afectados por

factores externos como la temperatura o

la humedad, lo que pudo haber afectado

levemente los resultados del experimento

realizado y aumentado el porcentaje de

error de los clculos. Tambin es

importante tener en cuenta que en la

mayora de los circuitos electrnicos

modernos no se puede utilizar la ley de

Ohm para calcular los valores de la

intensidad de corriente, diferencia de

potencial o resistencia del material

porque no utilizan materiales hmicos,

entonces los valores dependen de otros

factores.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

I. http://www.cifp-

mantenimiento.es/e-

learning/index.php?id=1&id_sec=

7

II. http://www.asifunciona.com/electr

otecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_

1.htm

III. http://www.asifunciona.com/electr

otecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_

2.htm

IV. http://www.tuveras.com/electrotec

nia/leyohmca.htm

V. http://es.wikipedia.org/wiki/Imped

ancia

electrotecnia informe ley de ohm

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