Curvas de Voltaje-IntensidadOBJETIVOS

Obtener las graficas voltaje - corriente de elementos resistivos y estudiar sus características.

FUNDAMENTO TEORICO

Ley de Ohm

La ley de Ohm relaciona el valor de la resistencia de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos. En el gráfico vemos un circuito con una resistencia y una pila. Observamos un amperímetro que nos medirá la intensidad de corriente, I. El voltaje que proporciona la pila V, expresado en voltios,  esta intensidad de corriente, medido en amperios, y el valor de la resistencia en ohmios, se relacionan por la ley de Ohm, que aparece en el centro del circuito.

Voltaje

Es la fuerza que tiene un generador eléctrico. No es un valor absoluto sino la diferencia entre la carga eléctrica de los polos positivo y negativo del generador. Haciendo un símil, si tenemos dos recipientes llenos de agua, uno colocado a más altura que el otro, la fuerza con que cae el agua de uno a otro depende de la diferencia de altura existente entre ambos. Si la altura es pequeña esa caída de agua no será capaz de mover, por ejemplo, unas noria de un molino, pero si la altura es grande, sí. El nombre de voltaje es utilizado principalmente a nivel del público general. Existen otros dos sinónimos, diferencia de potencial y fuerza electromotriz, que se usan principalmente a nivel académico e industrial, respectivamente. El potencial es una propiedad del punto P del espacio que rodea la carga Q. Definimos potencial V como la energía potencial de la unidad de carga positiva imaginariamente situada en P, V=Ep/q. El potencial es una magnitud escalar.

La unidad de medida del potencial en el S.I. de unidades es el volt (V). , en honor a Alessandro Volta.Relaciones entre campo y diferencia de potencialLa relación entre campo eléctrico y el potencial es.

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En la figura, vemos la interpretación geométrica. La diferencia de potencial es el área bajo la curva entre las posiciones A y B. Cuando el campo es constanteVA-VB=E·d que es el área del rectángulo sombreado.El campo eléctrico E es conservativo lo que quiere decir que en un camino cerrado se cumple

Dado el potencial V podemos calcular el vector campo eléctrico E, mediante el operador gradiente.

Intensidad de corriente eléctrica

El flujo de carga que recorre un cable se denomina intensidad de corriente (i), y es la cantidad de coulombs que pasan en un segundo por una sección determinada del cable. Un coulomb por segundo equivale a 1 Amper, unidad de intensidad de corriente eléctrica.

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[i] = C/s = APara poder estudiar que pasa en un circuito eléctrico sometido a corriente, se parte de supuestos:a) la cantidad de cargas es la misma, no hay sumideros ni generadores de carga, independientemente de la sección.b) la corriente no es un vector.c) las cargas eléctricas no se mueven libremente, si no que son arrastradas por el campo eléctrico.

La circulación de corriente por un conductor se debe a que entre los extremos del mismo hay una cierta diferencia de potencial, puesto que si dichos extremos están unidos a dos puntos del campo eléctrico que están al mismo potencial, no circulará corriente por el conductor. Resulta también evidente que la intensidad de corriente en el conductor será tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia de potencial entre sus extremos.

De manera pues, que si un conductor une dos puntos de distinto potencial (ver Fig. 25), la intensidad de corriente que recorrerá el mismo será directamente proporcional a la diferencia de potencial entre ambos extremos e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. Tal es el enunciado de la Ley de Ohm, y se expresa algebraicamente así:

Suponiendo que V1 es mayor que V2, en cuyo caso la corriente se dirigirá de izquierda. a derecha, en la figura citada. 

PROCEDIMIENTO

Arma el circuito como se muestra en la Fig. 1 y regulando la fuente para que entregue 6 voltios.

Gire el cursor del potenciómetro a fin de que la tensión de salida sea nula.

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Conecte los puntos “a” y “b” a la lámpara a fin de averiguar el comportamiento de la resistencia de su filamento.

Varíe el cursor del reóstato para medir la intensidad de corriente que circula por el filamento del foquito cuando la diferencia de potencial es de 1 voltio .Sugerencia: emplear una escala de 5 o 6 voltios. (En el voltímetro).

Repita el paso anterior para 2, 3, 4, 5 y 6 voltios.

Repetir los pasos 4 y 5 para la resistencia de carbón.

Repita los pasos para el diodo pero teniendo cuidado de no pasar de 0.9 A (se quema).

IMÁGENES

CALCULOS Y RESULTADOS

1.- Grafique I = f(V) con los valores obtenidos en los pasos 4,5,6 y 7.

1.- Para el Foco:

Voltaje(v) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Intensidad(A) 0.31 0.37 0.42 0.46 0.5 0.54 0.58 0.62

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2.- Para la Resistencia 1:

Voltaje(v) 1 2 3 4 5 6Intensidad(A) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

3.-- Para el Diodo

Intensidad(A) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8Voltaje(v) 0.6 0.64 0.66 0.68 0.69 0.70 0.71 0.72

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2. ¿En cual de los elementos se cumple la ley de Ohm y en cuales no? Explique su respuesta.

Según nuestro resultado y la teoría los elementos que cumplen con la ley de Ohm son: el foquito, el carbón y la resistencia; debido a que la intensidad es proporcional al Voltaje, nos damos en cuenta en eso ya que las pendientes de las graficas es 1/R (resistencia).

Para el diodo según la teoría, nuestra gráfica pertenece a la de un diodo semiconductor, el cual no cumple con la ley de Ohm, debido a que la diferencia de potencial no es proporcional a la intensidad de corriente .

3. Para una diferencia de 0.8voltios, halle las resistencias de los tres elementos.

Utilizando V = I x R

Para el Foco:

y = 0.0443X + 0.2782

y = 0.0443 (0.8) + 0.2782= 0.31364

I = 0.31364A

R = V/ I = (0.8)/ (0.31364) = 2.5507Ω

Para el Carbón:

y = y = 0.01X + 3E-17

y = y = 0.01 (0.8) + 3E-17= 0.008A

I = 0.008A

R = V/ I = (0.8)/(0.008) = 100Ω

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Para el Diodo:

y = -0.002X2 + 0.0339X + 0.5739

y = = -0.002(0.8)2 + 0.0339 (0.8) + 0.5739

I = 27.41637A

V = 0.8V

R = V/ I = (0.8)/( 27.41637) = 0.02918 Ω

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CONCLUSIONES

Se puede observar que la ley de ohm no se cumple a cabalidad en los materiales estudiados por que la supuesta ley de ohm no debe ser ley por que no se cumple con todos los materiales una ley debería cumplirse para cualquier material si excepción lo cual no cumple.

En la práctica realizada para el diodo se observa claramente que la ley de ohm no se cumple el ajuste mas real se da con un ajuste polinomio en el cual no se encuentra demasiando error por lo que se aplico este ajuste.

También se obtuvo la gráfica de la corriente del circuito con respecto al voltaje presente en el diodo. En esta curva se puede apreciar claramente como el diodo se comporta al incrementar el voltaje, vemos que da paso a una corriente mucho mayor.

Para un diodo, una diferencia de potencial positiva, ocasionará una corriente que fluye en la dirección positiva, pero una diferencia de potencial negativa no producirá corriente alguna o provocará una corriente muy pequeña. En consecuencia un diodo en un circuito actúa como una válvula de un sentido.

La bombilla no es un componente óhmnico ya que su grafica no nos proporciona una linea recta. Su resistencia varía. Al estar incandescente aumenta, al estar en frio disminuye.

BIBLIOFRAFIA

http://www.fisicanet.com.ar/fisica/electrodinamica/ap08_electrodinamica.php

http://www.sapiensman.com/electrotecnia/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/campo/

campo.htm