ELECTROTECNIA UNMSM

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

E.A.P DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

Informe previo # 4

Tema: La Ley de Ohm, uso del Voltímetro,

Amperímetro.

Apellidos : Cueto Ccori Hiuston

Profesor : Javier Alcántara

Código : 14190052

Grupo 5

2015

ELECTROTECNIA UNMSM

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICAE.A.P DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

LEY DE OHM

I. Fundamento teórico:La Ley de OhmBasada en el trabajo de Georg Simon Ohm, la Ley de Ohm es una de las tres leyes fundamentales del estudio de la electrónica, en compañía de las leyes de Kirchhoff del voltaje y de la corriente. Estas tres leyes conforman el marco dentro del cual el resto de la electrónica se establece. Es importante notar que estas leyes no se aplican en todas las condiciones, pero definitivamente se aplican con gran precisión en alambres los cuales son usados para conectar entre sí la mayor parte de las partes electrónicas dentro de un circuito. Aunque las partes individuales pueden o no ser analizadas por la ley de Ohm, sus relaciones con el circuito pueden serlo.

El enunciado actual de la Ley de Ohm es:

La corriente que fluye a través de un conductor es proporcional a la fuerza electromotriz aplicada entre sus extremos, teniendo en cuenta que la temperatura y demás condiciones se mantengan constantes.

Hay que tener en cuenta que no se menciona la resistencia, sino que simplemente éste es el nombre dado a la (constante de) proporcionalidad involucrada.

Ecuación de la ley de Ohm:

j⃗=σ E⃗

Donde: j es la densidad eléctrica, una magnitud vectorial que indica la cantidad de corriente (I) que circula por una sección de área S, σ es la conductividad eléctrica, inversa de la resistividad y E es el campo eléctrico.

Analizamos el caso de en una porción de un conductor de longitud l. Sabemos que:

j⃗= IS

n⃗ , donde n es un vector unitario, remplazando en la ecuación:

IS

n̂=σ E⃗

El campo eléctrico es E⃗=−dVd l⃗

, donde V es el potencial, y l es la longitud del conductor:

IS

∙ n̂=σ ∙− dVd l⃗

IS ∙ σ

∙n̂ ∙ d l⃗=−dV

n̂ es un vector unitario en la misma dirección que l⃗, luego

n̂ ∙ d l⃗=‖n̂‖∙‖d l⃗‖cos 0°=(1 ) ∙‖d l⃗‖∙ (1 )=dl

Remplazando dl y σ=1ρ nos queda:

IS ∙ σ

∙dl=−dV

Integrando ambos miembros en los extremos a y b del conductor:

∫a

b IS ∙σ

∙ d l=∫a

b

−dV IS ∙ σ

∙∫a

b

d l=−∫a

b

dV IS ∙σ

∙ (b−a )=∫b

a

dVI

S ∙ σ∙ (b−a )=V a−V b

IS ∙ σ

∙l=V a−V bI ∙ ρS

∙l=V a−V b

Según la definición de resistencia eléctrica esta es R= ρS

∙l, finalmente obtenemos la

formula conocida a partir de la forma general de la ley de ohm:

I ∙ R=V a−V b

I=V ab

R

Ley de watt

“La potencia eléctrica suministrada por un receptor es directamente proporcional a la tensión de la alimentación (v) del circuito y a la intensidad (I) que circule por él”

P=I ∙ R

Efecto Joule

Este efecto fue definido de la siguiente manera: "La cantidad de energía calorífica producida por una corriente eléctrica, depende directamente del cuadrado de la intensidad de la

corriente, del tiempo que ésta circula por el conductor y de la resistencia que opone el mismo al paso de la corriente". Matemáticamente se expresa como

EQ=I 2∙ R ∙ t

Donde: EQ es la energía calorífica producida por la corriente

En caso de que la corriente varié con el tiempo se tendrá:

EQ=R ∙∫t1

t2

I 2∙ dt

Potencia Disipada: Es la potencia que se convierte en calor por el efecto joule, se puede calcular a partir de las combinaciones de la ley de ohm y de watt.

Pinza a perimétrica

La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un amperímetro clásico.1

El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.

Este método evita abrir el circuito para efectuar la medida, así como las caídas de tensión que podría producir un instrumento clásico. Por otra parte, es sumamente seguro para el operario que realiza la medición, por cuanto no es necesario un contacto eléctrico con el circuito bajo medida ya que, en el caso de cables aislados, ni siquiera es necesario levantar el aislante

Generalmente las pinzas amperimétricas tienen integrados otros instrumentos tales como voltímetro, ohmímetro, etc.

II. Cuestionario Previo:

1. Definición, característica y uso del voltímetro, amperímetro y ohmímetro.

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico, Los voltímetros se simbolizan con la letra V encerrada en un círculo, La unidad básica de medida expresada por los voltímetros es el Voltio, el voltímetro siempre se conecta en paralelo en el circuito; nunca en serie.

Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento:

Voltímetros electromecánicos

Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.

Voltímetros vectoriales [

Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase. Se usa tanto por los especialistas y reparadores de aparatos eléctricos, como por aficionados en el hogar para diversos fines; la tecnología actual ha permitido poner en el mercado versiones económicas y al mismo tiempo precisas para el uso general. Son dispositivos presentes en cualquier casa de ventas dedicada a la electrónica.

Voltímetros digitales

Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades.

El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD.

El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

Un amperímetro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. Un microamperímetro está calibrado en millonésimas de amperio y un miliamperímetro en milésimas de amperio.

En términos generales, el amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt, se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetros tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico.

Un  ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica.

Su diseño se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fija, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.

Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. 

2. Explique las precauciones de seguridad cuando se utiliza el voltímetro, amperímetro, ohmímetro.

a) Como regla general podemos decir que, como al medir operamos sobre circuitos bajo tensiones evitar entrar en contacto con las partes bajo tensión.

No conectar el circuito a la fuente antes de haber concluido y verificado todos los conexionados. Ello evitará igualmente que se dañen o destruyan instrumentos y/o componentes del circuito a medir.La segunda precaución de tipo general es tener una idea aproximada del orden de magnitud de lo que queremos medir para poder elegir instrumentos de rango adecuado: si el valor a fondo de escala (alcance) es inferior a la magnitud de la variable a medir éste se quemará. Si no tenemos seguridad sobre el orden de magnitud comenzar con la escala de mayor alcance para luego ir bajando.Verificar que tipo de corriente vamos a medir Que al medir el voltaje desconocido se debe empezar con instrumentos de mayor gama o capacidad. Que los terminales estén bien conectados, con la polaridad correcta: el negro es negativo y el rojo es positivo.

b) La mayor precaución a tener en cuenta para utilizar un amperímetro es no conectarlo directamente a una fuente ni en paralelo a una resistencia, sobre todo cuando se trata de una resistencia única (en ese caso el amperímetro que da conectado directamente a una fuente). El motivo es bastante obvio: como el amperímetro tiene una resistencia muy baja, será atravesado por una corriente muy alta que, seguramente, lo quema y hay que salir a comprar otro. También se desarrolló un amperímetro que no requieren el corte y empalme y que funciona envolviendo con una pinza magnética el cable cuya corriente se quiere medir. Se llama pinza amperométrica, pero funciona para corrientes altas.

c) 1.- Si es un circuito, verificar que esté desenergizado o sea sin energía. 2.- Si el ohmímetro es análogo, verificar que la aguja este ajustada a cero. 3.- desconectar un extremo de la resistencia para no medir otros elementos. 4.- coloca la escala del ohmímetro en la escala más alta y vas bajando hasta obtener el valor de la resistencia, preferiblemente en el centro de la escala.

3. Defina los términos: Voltaje, Intensidad de Corriente, Resistencia, y Potencia.

INTENSIDA DE CORRIENTESi en un cuerpo hay acumulación de cargas positivas (+) en un extremo y cargas negativas (-) en el otro extremo, se produce un movimiento de electrones de la zona negativa (-) hacia la zona positiva (+), a este movimiento de electrones se le llama

“Intensidad de Corriente”, y se le indica por la letra “I”. Entonces se define como el flujo de carga (Q) por unidad de tiempo y a esta unidad se le denomina AMPERIO (A):

I=dQdt

VOLTAJEEs la diferencia potencial eléctrico entre 2 puntos de un circuito, además es el trabajoque se realiza para transportar cada “ Culombio” de carga entre esos 2 puntos:

V a−V b=W ab

Q

El voltaje en D.C en un circuito se indica con los signos + y -, y se señala con la letra.También conocida como tensión eléctrica, la producida por la llamada F.E.M. la cual es la que produce esta diferencia de potencial

IMPEDANCIALa impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. La ley de ohm generalizada para circuitos de corriente alterna:

ξ=ZIDonde ξ Es la fuerza electromotriz (fem) en Voltios (V), Z es la impedancia

POTENCIA ELECTRICA

La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).

De la definición de potencia:

P=dWdt

P=dWdQ

∙ dQdt

P=I ∙ RLa definición de amperímetro, voltímetro, ohmímetro ya lo definimos en la primer pregunta del cuestionario.

4. ¿Qué es la ley de ohm? ¿Quién y cuándo se estableció la ley de ohm?

Esta ley fue formulada por Georg Simon Ohm en 1827, en la obra Die galvanischeKette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos),basandose en evidencias empíricas. La formulación original de la ley de ohm es:

j⃗=σ E⃗

Siendo j⃗ la densidad de la corriente, σ la conductividad eléctrica y E⃗ el campoeléctrico (j y E magnitudes vectoriales), sin embargo se suele emplear las formulas simplificadas para el análisis de los circuitos.

Forma simplificada de la ley de ohm:

La ley de Ohm, establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, según expresa la formula siguiente:

I=VR

En donde, empleando unidades del Sistema internacional:

I = Intensidad en amperios (A)V = Diferencia de potencial en voltios (V)R = Resistencia en ohmios (Se representa con la letra griega Ω).

5. ¿Qué sucede con la intensidad de corriente que circula por un resistor cuando:a) Se triplica el voltaje aplicado a los resistores.

De la ley de ohm: I=VR

Triplicamos el voltaje, obtenemos una I2 : I 2=3VR

I 2=3 I

Vemos que se triplica el valor de la corriente que pasa por el resistorb) Se triplica l intensidad de corriente:

Reduciendo a la mitad la resistencia: I=VR 2 I=

V 2

RV=2V 2

Notamos que la tensión se duplica, es claro porque I y V son directamente proporcionales.

6. ¿Qué es una fuente de alimentación C.C.? . Explique sus características.Fuentes de corriente continua :Las fuentes son elementos generadores, y aunque se denominan así, pueden ser de tensión (las que más comunes) o de corriente. Una tensión es una diferencia de potencial entre dos puntos. Vab = Va – Vb Y es continua cuando no cambia de polaridad en el tiempo, es decir que el borne positivo (el de mayor potencial) es siempre el mismo, igual que el negativo o de menor potencial. Fuentes de corriente continua Las fuentes son elementos activos, de acuerdo a sus características o comportamiento frente a distintas cargas podemos diferenciar dos tipos: los generadores de tensión y los de corriente. Palabras relacionadas con el tema: baterías, pilas, generadores, rectificadores. Símbolos de la fuente de tensión continua La tensión o diferencia de potencial se mide siempre entre dos puntos y su unidad es el voltio. Aunque la diferencia de potencial es un valor no vectorial (escalar) se atribuye un sentido en el que trata de hacer circular la corriente convencional. La corriente “trata” de salir por el positivo de la fuente, aunque a veces los parámetros del resto del circuito la hacen circular en sentido contrario.

III. Conclusiones Tener en cuenta el funcionamiento de los aparatos electrónicos:

voltímetro, amperímetro, ohmímetro. Conocer la ley de ohm., Ya que es muy fundamental para calcular una

resistencia, corriente y tensión. Utilizar adecuadamente los equipos para tener un mínimo de errores en

los datos obtenidos. El tema es muy fundamental ya nos da a conocer sobre las característica

que abarca la ley de oh y sus aplicaciones con la ectrotecnia.IV. Bibliografía

http://www.clubse.com.ar/download/pdf/notasrevistas03/nota03.htm http://www.slideshare.net/tecnougm/ley-de-ohm http://es.wikiversity.org/wiki/Ley_de_Ohm http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia http://www.radioelectronica.es/articulos-teoricos/18-fem-ley-de-ohm http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/657-volt

%C3%ADmetro-digital http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_de_corriente