• Categories
• Resistencia eléctrica y conductancia
• Corriente eléctrica
• Voltaje
• Electrón
• Electricidad

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y SISTEMAS Especialidad: INGENIERIA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE FISICA II EXPERIMENTO N° 3

“Curvas Características Voltaje Corriente” PROFESOR:

San Bartolomé Jaime

INTEGRANTES:  Muñoz Rosas, Katherine  Paquita  Rojas Suarez, Gissel

2016 – II Lima, 2016

20150076G 20154147F

1. OBJETIVO  Obtener las gráficas voltaje - corriente de elementos resistivos.  Estudiar las características de ciertos elementos resistivos.  Obtener las gráficas voltaje - corriente de elementos resistivos y estudiar sus características. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO

2.1 DIFERENCIA DE POTENCIAL La tensión, voltaje diferencia de potencial es una magnitud física que impulsa a los portadores de carga a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica 2.2 CORRIENTE ELECTRICA La corriente eléctrica se debe al movimiento de los portadores de carga del polo positivo al negativo (por convención) de la fuente de suministro.

La corriente eléctrica en un hilo es la medida de la cantidad de carga que pasa por un punto del hilo por unidad de tiempo. Por supuesto que lo que cuenta es el transporte de carga neta, es decir, con la debida consideración de signo.



Tipos de corriente eléctrica - CORRIENTE CONTINUA

Es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos con distinta tensión. Las cargas eléctricas circulan siempre de los terminales de mayor a menor potencial, es decir siempre en la misma dirección. Es continua la corriente que mantenga siempre la misma polaridad.

El voltaje y la corriente no varían con el tiempo.

Onda de corriente -

CORRIENTE ALTERNA

Consiste en la vibración de electrones en el interior de un hilo conductor. lo que circula por los cables son ondas a la velocidad de la luz. Los electrones no se trasladan, solo vibran alrededor de un punto fijo transmitiendo su vibración al electrón siguiente; así se forma una onda cuyas crestas y valles se mueven rápidamente

El voltaje y la corriente varían con el tiempo.

Onda de corriente alterna



Intensidad de corriente

Cuando la corriente eléctrica fluye los electrones se desplazan desde el borne negativo del generador hasta el positivo. Para medir el número de cargas que circulan se utiliza una magnitud denominada intensidad de corriente; que es el número de portadores de carga que atraviesan un conductor en la unidad de tiempo. La unidad de la intensidad de corriente en sistema Internacional es: [Ampere]= [Coulomb/s].

I=

dq c , dt s

()

2.3 RESISTENCIA ELECTRICA Se le denomina resistencia eléctrica a la oposición al flujo de electrones al moverse a través de un conductor. Se representa con la letra R y se mide en ohmios (Ω) La representamos por el símbolo: Para un conductor de tipo cable, mantenido a la misma temperatura, la resistencia está dada por la siguiente fórmula:

2.4 LEY DE OHM “La intensidad de corriente es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia de un conductor”

Uno de los primeros descubrimientos experimentales acerca de las corrientes eléctricas en la materia se resume en la Ley de Ohm:

Donde:   

I es la corriente que circula por un hilo. V es la diferencia de potencial entre sus extremos. R La resistencia que presenta el conductor al paso de la corriente.

En la mayoría de las ocasiones los valores de resistencia se pueden medir y expresar en ohmios, pero en algunos casos es probable que se tengan que emplear múltiplos para medir resistencias de hasta varios millones de ohmios

Tipos de materiales según la ley de ohm -

MATERIAL ÓHMICO

A los elementos óhmicos los llamamos resistores o resistencias. Para un ∆V R= conductor óhmico, la relación I define su resistencia, y es una constante del elemento.

La resistencia no depende de la caída de potencial ni de la intensidad

-

MATERIAL NO ÓHMICO

Para un conductor no óhmico, la relación

R=

∆V I

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 único valor de resistencia.

La resistencia depende de la corriente

3. MATERIALES:    Fuente de corriente continua (6V) Dispositivo eléctrico en el que el voltaje (o corriente) no varía con el tiempo, y que consta de un regulador que permite modificar el voltaje con el que se desea trabajar.

   Reóstato para utilizarlo como potenciómetro Es un dispositivo eléctrico que tiene como función regular el paso de corriente, la intensidad; es por ello que también se le denomina resistencia variable, para ello consta de un cursor que permite modificar la RESISTENCIA.

   Amperímetro de 0-1 A Es el dispositivo cuya función en el laboratorio es medir la intensidad de corriente que circula por el circuito eléctrico. Una característica principal e “ideal” que debe de cumplir el amperímetro es de contar con una resistencia casi nula y tener una posición en serie en relación a la resistencia.



Voltímetro DE 0- 10 A Es el dispositivo cuya función es medir la diferencia de voltaje entre dos puntos (bornes) pertenecientes a un circuito eléctrico. Una propiedad del voltímetro es de contar con una resistencia muy grande y una posición en paralelo en cuanto a la resistencia.

   Caja con tres elementos resistencias de valores dados

y

dos

Caja de plástico con 3 resistencias que para nuestra práctica no estarán dadas, y dos resistencias conocidas. Las resistencias por determinar corresponden a un foco, un resistor de carbón y la de un diodo.

   Ocho cables Son cables usados para la experimentación en laboratorio, cuentan con conectores en los extremos para las instalaciones necesarias.

   Dos hojas de papel milimetrado Papel que consta de líneas entrecruzadas separadas exactamente por 1mm.

   Osciloscopio de dos canales de 25 MHz, Elenco S1325 Ya fue descrito a detalle en el informe respectivo, es de importancia recordar que es un instrumento de visualización eléctrica en la representación gráfica de señales eléctricas que podrían o no variar con el tiempo.

   Un transformador de 220/6V, 60Hz Es un dispositivo eléctrico que permite disminuir el potencial en un circuito eléctrico de corriente alterna.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL A) PRIMERA PARTE 1. Identifique en la caja de cinco elementos, los elementos incógnita cuyas curvas características nos proponemos investigar: E1, E2 y E3. Observe que también hay una resistencia de 1 ohm y una de 100 ohmios. En esta primera parte se usaran solo E1, E2 y E3. 3. Gire el cursor del reóstato a fin de que el voltaje medido sea nulo. 4.

2. Arme el circuito y regulando la fuente para que entregue 6V.

Conecte los puntos “a” y “b” a la lámpara (E1) a fin de averiguar el comportamiento de la resistencia de su filamento. 5. Varié 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 V. 6. Repita el paso anterior para 2,3,4,5 y 6 V 7. Repita los pasos 4 y 5 para la resistencia de carbón (E2)

8. Repita los pasos 4y 5para el diodo (E3) pero teniendo cuidado de no pasar a 0,9A (SE QUEMA).

Obtenga los datos del voltaje para corrientes de 0.0; 0.1; 0.2; ….0.9A.

B) SEGUNDA PARTE

través

9.Usando el transformador 220/6V, ensamble el circuito de la figura 2. En este caso R es la resistencia conocida de 1W.Coloque el control 21 del osciloscopio en CHA para observar la dependencia respecto del tiempo respecto del tiempo del voltaje a través del filamento del foco. Coloque el control 21 en CHB para observar la dependencia (respecto del tiempo) de la corriente a del

filamento del foco. No olvide que el control 30 debe estar en posición “hacia afuera”.

10. Use el osciloscopio en el modo XY , es decir, control 30 en la posición ”adentro” 24 en CHA y 21 en CHB .El control 16 debe estar en posición “hacia afuera” .Observara la dependencia de I vs V para el filamento del foco. 11. Monte el circuito de la figura para estudiar las curvas características de la resistencia de carbón. En este circuito R es el elemento E2.

12.

Establezca el circuito de la figura 4 para estudiar la curva característica de un diodo de unión (E3).

5. DATOS EXPERIMENTALES Medición con el ohmímetro las resistencias de la caja de materiales (ajuste de la V de la fuente aprox. a 6V) 

Montaje del circuito utilizado:



Filamento de foco (E1)





Voltaje (V)

Corriente (mA)

0.4

55.7

0.6

66.9

1.2

96.3

1.8

119.69

2.4

140.5

3

159.5

Resistencia de carbón (E2)

Diodo (E3)

6. ANÁLISIS DE DATOS

Voltaje (V) 0.2 Voltaje 0.6 (V) 0.1 1 1.4 0.2 1.8 0.26 2 0.3 2.2 0.34 2.6 0.38 3 0.42 3.4 0.44

Corriente (mA) 1.7 Corriente 6.2 (mA) 0.15 10.6 15 0.3 19.2 0.4 21.4 0.5 23.5 0.6 27.8 0.7 31.9 0.9 36.4 1.1

0.48

1.7

a) Grafique I vs. V con los valores obtenidos de las tablas de cada elemento. Gráfica V vs I para el filamento de foco (E1)

Gráfica del Foco

VOLTAJE VS. INTENSIDAD 180 160

f(x) = - 5.06x^2 + 56.69x + 34.45 R² = 1

140 120

Corriente (mA)

100 80 60 40 20 0

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Voltaje (V)

Ecuación de la línea de tendencia:

y = -5.0605x2 + 56.691x + 34.45 R² = 0.9997

Gráfica de la Resistencia de Carbono

VOLTAJE VS. INTENSIDAD

40 35 30 25

f(x) = 10.79x - 0.26 R² = 1

Corriente (mA) 20 15 10 5 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Voltaje (V) Gráfica V vs I para la resistencia de carbón (E2) Ecuación de la línea de tendencia:

y = 10.785x - 0.259 R² = 0.9999 Gráfica V vs I para el diodo (E3)

Gráfica del Diodo

VOLTAJE VS. INTENSIDAD 1.8 1.6 1.4 1.2

Corriente (mA)

1

f(x) = 12.51x^2 - 3.92x + 0.49 R² = 0.94

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.1

0.2

0.3

Voltaje (V)

0.4

0.5

0.6

Ecuación de la línea de tendencia:

y = 12.513x2 - 3.9215x + 0.493 R² = 0.9389

Verificar el voltaje de salida V del transformador con el voltímetro AC

Vf = 6.13 ± 0.1 V Gráficos observados en el osciloscopio por el FOCO (E1)

V

I

t

t

I

V

7. CONCLUSIONES 

Mediante este experimento podemos analizar la dependencia de la intensidad de corriente respecto a un voltaje suministrado dentro de un objeto conductor, de esta forma detectamos materiales óhmicos para su posterior aplicación en circuitos.

 Se concluye que los conductores óhmicos presentan una gráfica que es ajustable a una recta, cuya pendiente, representa el valor de la resistencia equivalente a aquella resistencia por lo que se concluye que aquel conductor que sea óhmico guarda la relación R=V/I, mientras que aquellos conductores no óhmicos se alejan de la linealidad por lo que su resistencia es variable a lo largo de la curva V vs. I.

 La resistencia de carbón constituye un material de tipo óhmico, mientras que el filamento de foco y el diodo son elementos no óhmicos.



Se observa que se ejerce un mínimo voltaje para que el foco apenas se ilumine un poco, y conforme la corriente sea mayor, el foco iluminara más hasta cierto punto donde será mucha corriente y se quemará.

8. RECOMENDACIONES 

Manejar adecuadamente el reóstato para graduar la corriente y tener cálculos más precisos.



Cuando el potencial del voltímetro nos resulta limitado para hallar más puntos, cambiar de escala.



En el armado de cada circuito mantener las diversas fuentes de corriente desconectadas o apagadas.



Cuando medimos con el amperímetro y voltímetro al diodo cuidar que el amperímetro no pase de 0.9A porque si no corre el riesgo de que el foco se queme.

9. BIBLIOGRAFIA 

Serway, Raymond; Beichner (2000). Física para Ciencias e Ingeniería II

 

(5ª edición). McGrawHill. ISBN 9701035828. https://www.fisicalab.com [Visitado el: 02/10/16] http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_fem/ke_fem_1.htm [Visitado



el: 02/10/16] http://www.areatecnologia.com/electricidad/resistencia-electrica.html



[Visitado el: 02/10/16] https://docs.google.com/viewer? a=v&pid=sites&srcid=Y2FzLmVkdS5weXxmaXNpY2EtdGVvcmlhLXktcHJ



vYmxlbWFzfGd4Ojc3YTdkMjcwMTAxYjk1MTI [Visitado el: 10/10/16] http://fisica.ciencias.uchile.cl/files/apuntes/apuntes_electro_p2007.pdf [Visitado el: 10/10/16]



http://www.iava.edu.uy/fisica/Practicos/6to/Pr-1-OHMICOS.pdf



el: 10/10/16] https://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica 10/10/16]

[Visitado

[Visitado

el: