UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN C-4INGENIERIA EN TELECOMUNICACIONES, SISTEMAS Y ELECTRONICA

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

REPORTE DE PRACTICA NUMERO 4

RESISTENCIA HMICA, RESISTIVIDAD Y LEY DE OHM

PINEDA RODRIGUEZ ALFREDO GOMEZ ACUA MIGUEL ANGEL

17 DE MARZO 2015

OBJETIVOS

I. Aplicar el mtodo del Puente de Wheatstone para medicin de resistencia hmica. II. Mtodo de cada de potencial (Ley de Ohm), para medicin de resistencia hmica. III. Determinar la conductividad y resistividad de un material a partir de la Ley de Ohm en su forma vectorial. IV. Verificar la dependencia de la resistencia respecto a: la longitud, el rea de seccin transversal y la resistividad. V. Observar la variacin de la resistencia hmica en funcin de la temperatura.

INTRODUCCINCONCEPTOS BASICOS PARA ESTA PRCTICA

Resistencia hmicaSe le denominaresistencia elctricaa la igualdad de oposicin que tienen los electrones al moverse a travs de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (), en honor al fsico alemn Georg Ohm, quien descubri el principio que ahora lleva su nombre.Para un conductor de tipo cable, la resistencia est dada por la siguiente frmula:

Ley de Ohm en su forma vectorial y escalarLaley de Ohm, postulada por el fsico y matemticoalemnGeorg Simon Ohm, es una ley de la electricidad. Es una ley vlida para los materiales "hmicos" que son la mayora de los empleados en componentes elctricos (si bien existen tipos de materiales y dispositivos que no satisfacen la ley de Ohm).La ley establece que ladiferencia de potencialque aparece entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de lacorrienteque circula por el citado conductor. Ohm complet la ley introduciendo la nocin deresistencia elctrica; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relacin entree:

La frmula anterior se conoce como ley de Ohm incluso cuando la resistencia vara con la corriente,y en la mismacorresponde a la diferencia de potencial,a la resistencia ea la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente,voltios(V),ohmios() yamperios(A).Otras expresiones alternativas, que se obtienen a partir de la ecuacin anterior, son: Vlida si 'R' no es nulo Vlida si 'I' no es nula

Cada de potencialLlamamoscada de tensinde un conductor a la diferencia de potencial que existe entre los extremos del mismo. Este valor se mide envoltiosy representa el gasto de fuerza que implica el paso de la corriente por el mismo.As mismo, la cada de tensin es medida frecuentemente en tanto por ciento de la tensin nominal de la fuente de la que se alimenta. Por lo tanto, si en un circuito alimentado a 400 Voltios de tensin se prescribe una cada mxima de tensin de una instalacin del 5%, esto significar que en dicho tramo no podr haber ms de 20 voltios, que sera la tensin perdida con respecto a la tensin nominal

Puente de WheatstoneUnpuente de WheatstoneSe utiliza para medirresistenciasdesconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos estn constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia de bajas medidas.

Resistividad y conductividadLaresistividades laresistencia elctricaespecfica de un determinado material. Se designa por la letra griegarhominscula () y se mide enohmiosmetro(m).

en dondees la resistencia en ohms,la seccin transversal en m yla longitud en m. Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente elctrica: un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que un valor bajo indica que es un buen conductor.Como ejemplo, un material de 1 m de largo por 1 m de ancho por 1 m de altura que tenga 1 de resistencia tendr una resistividad (resistencia especfica, coeficiente de resistividad) de 1 m .Generalmente la resistividad de los metales aumenta con latemperatura, mientras que la resistividad de lossemiconductoresdisminuye ante el aumento de la temperatura

Laconductividad elctricaes la medida de la capacidad (o de la aptitud) de unmaterialpara dejar pasar (o dejar circular) libremente lacorriente elctrica. La conductividad depende de la estructura atmica y molecular del material. Losmetalesson buenos conductores porque tienen una estructura con muchoselectronescon vnculos dbiles, y esto permite su movimiento. La conductividad tambin depende de otros factores fsicos del propio material, y de latemperatura.Laconductividades la inversa de laresistividad; por tanto,, y su unidad es elS/m(siemenspormetro) o1m1. Usualmente, lamagnitudde la conductividad () es la proporcionalidad entre elcampo elctricoy la densidad de corriente de conduccin:

Variacin de la resistencia con la temperaturaEs por este motivo que el circuito o sistema que contenga estos elementos, debe funcionar en ambientes donde la temperatura sea normal y constante. Si no fuera as y latemperaturaen el lugar donde est el elemento, vara a una temperatura que se conoce, se puede obtener el nuevo valor de resistencia.

MATERIAL Y EQUIPO Dos Multmetros. Un puente de Wheatstone. Una fuente de poder. Tres resistencias (100, 2.7 K, 47 K, todas a 1/2 W). Cables de conexin. Un hilo conductor de alambre con su base. Un tablero con conductores de alambre magneto de diferentes calibres. Tres minas de carbn de diferente dureza (HB, 2H y 4H) y longitud igual. Un termistor. Una parrilla. Un soporte universal y sus accesorios. Un vaso Prex. Un termmetro digital y/o de bulbo de mercurio. Un vernier.

DESARROLLO

MEDICIN DE RESISTENCIA HMICA POR DIFERENTES MTODOS:Cdigo de colores. Usando el cdigo de colores (Figura) identifique los valores de tres resistencias y concentre los resultados en la tabla

Equipo puente de Wheatstone.

Realice con el puente de Wheatstone la medicin de las tres resistencias indicadas en la tabla y concentre sus resultados en la misma. hmetro.

Utilice el multmetro en su funcin de hmetro para medir las mismas resistencias anteriores y concentre sus valores en la tabla

RESISTENCIA CODIGO DE COLORES PUENTE DE WHEATSTONE

OHMETRO

R1=100 ohms 100 ohms95.8 ohms 96 ohms

R2=2.7 K ohms 27 x 1032657 x 101 2.65 k Ohms

R3=47 K ohms 47 x 103 4610 x 101 46 k Ohms

Qu condiciones se deben cumplir para medir el valor de la resistencia desconocida por medio del puente de Wheatstone?

Necesitas saber mnimo la escala que debes de poner para no tardarte mucho tiempo calculando el rango por medio del puente y necesitas conectar muy bien las resistencias.

Potencial inducido.

Considerando los valores de resistencia dados por el cdigo de colores, calcular el voltaje mximo.

R Vmx [V]

R1=100 ohms7.07 v

R2=2.7 K ohms36.74 v

R3=47 K ohms153.29 v

Arme el circuito de la figura, considerando las resistencias empleadas en el inciso una a la vez.

Alimente el circuito de la figura con un voltaje menor o igual al calculado en la tabla para cada resistencia y realice mediciones de voltaje e intensidad de corriente y concentre sus resultados en la tabla

RESISTENCIA VOLTAJE [V] CORRIENTE [A] RESISTENCIA

R1=100 5 v51.3 x 10-3 100 ohms

R2=2.7 K5 v 1.89 x 10-32.7 k ohms

R3=47 K 5 v .11 x 10-347 k ohms

Clculo de resistencia por potencial inducido. Aplicando la Ley de Ohm, encuentre el valor para cada una de las resistencias de la tabla, y concentre sus resultados en la misma. Con qu mtodo obtuvo mayor exactitud en la medicin de resistencia hmica? (tome como referencia el valor obtenido por cdigo de colores, sin considerar la tolerancia)

Potencia elctrica en una resistencia. Arme el circuito mostrado en la figura

Para cada caso de voltaje indicado en la tabla mida la corriente elctrica y concentre sus mediciones en la misma.

VOLTAJE [V] CORRIENTE [A] POTENCIA [W]

2 21.08 x 10-30.0436 w

4 42.1 mA 0.1684 w

6 63.8 mA 0.3828 w

8 85.0 mA0.68 w

10 107.7 mA 1.077 w

12 132.2 mA1.5864 w

14 156 mA2.184 w

16 183.7 mA 2.93 w

18 212.7 mA3.82 w

20 251.8 mA 5.036 w

Coincide la potencia calculada con la especificada por el fabricante?Si, ya que est dentro de un margen utilizado por el experimento.

Medicin de la resistencia hmica en funcin de la longitud del conductor Conecte los elementos como se muestra en la figura

LONGITUD RESISTENCIA

0 0 ohms

10 13.2 ohms

20 14.5 ohms

30 14.9 ohms

40 15.2 ohms

50 15.6 ohms

60 16 ohms

70 16.2 ohms

80 16.6 ohms

90 17 ohms

100 17.2 ohms

Qu relacin nos muestra la grfica y la tabla respecto a resistencia contra longitud?Mientras mayor sea la longitud aumentara proporcionalmente su resistencia.

Determinacin de la resistencia hmica en funcin del rea de seccin transversal del alambre conductor. Mida el dimetro de seccin transversal de los conductores, llene las columnas correspondientes al dimetro y al rea en la tabla

Mida la resistencia hmica de cada uno de los conductores contenidos en el tablero (figura 4.8) y concentre sus valores obtenidos en la tabla Nota: Los dimetros considerados son sin aislante.

CALIBRE # DIMETRO (mm) REA (mm2)RESISTENCIA

Medido Tablas Medido Tablas

15 1.40 mm1.45 mm 1.63 mm2 1.65 mm2.1 Ohms

22 0.64 mm 0.64 mm 0.32 mm20.32 mm2 .3 ohms

18 1.02 mm 1.02 mm0.82 mm2 0.82 mm2.2 homs

Coinciden los datos obtenidos de dimetro y rea de los conductores con la tabla de datos del fabricante de conductores de cobre?Si, concuerdan en todo, suponemos que calculamos bien xD

Determinacin de la resistencia respecto a la conductividad de los conductores

Conecte las minas, una a la vez como se muestra en la figura

Minas de Carbn Longitud m Dimetro m rea m2 Corriente A Densidad de Corriente [A/m2] Campo Elctrico. [V/m] Resistividad [ -m] Conductividad [1/ -m]

HB . 1282 m 0.002 m 3.1x10-6133.4 mA 43032 J 7.800 0.8204 0.020031

2H .127 m 0.0019 m 2.8x10-639.87 mA 14239 J7.874 3.3909 4.75 x 10-3

4H .1281 m 0.0019 m 2.8x10-6 35.89 mA12817 J 7.8064 3.484 4.7095 x 10-3

Conductividad y resistividad elctrica. Determinacin de la resistencia debido a la variacin de la temperatura

Arme el dispositivo que se muestra en la figura; cuidando de ubicar el sensor de temperatura junto al termistor. Con el multmetro usado como hmetro, tome el valor de la resistencia del termistor de acuerdo a los valores de temperatura de la tabla y concentre sus resultados en la misma.

T [C] R []

Temperatura inicial 657. 3

30 444.3

35 325. 1

40 295

45 242

50 198

55 162

60 131

65 108

70 93.7

SEMESTRE: 2015-I SEMESTRE: 2015-I

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Cmo vara la resistencia en funcin de la temperatura y por qu?La resistencia disminuye entre ms temperatura tenga el agua, logrando as que sea ms fcil conducir electricidad debido al movimiento acelerado entre los tomos del agua gracias a la temperatura.

CONCLUSIONESEsta prctica fue muy larga y muy cansada para los pocos integrantes (2 personas) pero fue entretenida ya que vimos la ley de ohm muy a fondo y descubrimos varias cualidades de los componentes elctricos ya sea su conductividad, su resistencia conforme a varios componentes esenciales como es su rea, longitud, temperatura (Especialmente en lquidos) y dems. Excelente prctica.

BIBLIOGRAFIAJaramillo Morales, Alvarado Castellanos, Electricidad y Magnetismo, Trillas Editorial, Mxico, 2008.Edward M. Purcell , Electricidad y Magnetismo: Berkeley Physics Course Vol.2, 2da edicin, Editorial Revert.