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ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO EXTENSION LATACUNGA CARRERA DE INGENIERIA ELECTRONICA E INSTRUMENTACION INFORME DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS I NOMBRES: Castillo Daniel López William Mena Mauricio NIVEL: Segundo “A” FECHA: 04-04-2012 PROF: Ing. Juan Pablo Pallo

Tema: Acoplamiento y codificación de resistencias I.

INTRODUCCIÓN: La resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. Descubierta por George Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. La intensidad de corriente es la cantidad de carga eléctrica que transporta un conductor por unidad de tiempo. La intensidad instantánea I será:

Si la intensidad permanece constante, utilizando incrementos finitos de tiempo, podemos definirla como:

Si por el contrario la intensidad es variable la fórmula anterior nos dará el valor de la intensidad media en el intervalo de tiempo considerado. El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica. A mayor diferencia de potencial sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

II.

OBJETIVOS

1. OBJETIVOS GENERALES  Aprender y entender la Ley de Ohm. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Relacionar la variación de la intensidad de la corriente en función de la tensión en una resistencia constante.  Relacionar la variación de la intensidad en función de la resistencia con una tensión constante.

III.

RESUMEN Este laboratorio se dividió en dos etapas: La primera etapa se efectuó midiendo tanto la corriente como el voltaje en el circuito, variando el voltaje entregado por la fuente y manteniendo inalterable la resistencia. En la segunda parte se realizó la medición del voltaje y la corriente, pero en esta ocasión se tiene un voltaje fijo y se cambió el valor de la resistencia utilizada. Una vez obtenidos los cálculos se procedió al análisis de los mismos, los cuales permitieron la interpretación de la Ley de Ohm a partir de las relaciones matemáticas encontradas.

IV.

ABSTRACT This laboratory is divided into two stages: The first stage was performed by measuring both current and voltage in the circuit, varying the voltage delivered by the

source and keeping unchanged the resistance. In the second part was performed measuring the voltage and current, but this time there is a fixed voltage and changed the value of the resistor used.

Once collected, the calculations proceeded to analyze them, which allowed the interpretation of Ohm's Law from the mathematical relationships found.

V.

MARCO TEÓRICO

Ley de Ohm La ley de Ohm establece que la intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante de proporcionalidad es la conductancia eléctrica, que es inversa a la resistencia eléctrica. La ecuación matemática que describe esta relación es:

donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que la R en esta relación es constante, independientemente de la corriente.[1]

Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm. Esta ley se cumple para circuitos y tramos de circuitos pasivos que, o bien no tienen cargas inductivas ni capacitivas (únicamente tiene cargas resistivas), o bien han alcanzado un régimen permanente (véase también «Circuito RLC» y «Régimen transitorio (electrónica)»). También debe tenerse en cuenta que el valor de la resistencia de un conductor puede ser influido por la temperatura. 

Historia En enero de 1781, antes del trabajo de Georg Ohm, Henry Cavendish experimentó con botellas de Leyden y tubos de vidrio de diferente diámetro y longitud llenados con una solución salina. Como no contaba con los instrumentos adecuados, Cavendish calculaba la corriente de forma directa: se sometía a ella y calculaba su intensidad por el dolor. Cavendish escribió que la "velocidad" (corriente) variaba directamente por el "grado de electrificación" (tensión). Él no publicó sus resultados a otros científicos a tiempo, y sus resultados fueron desconocidas hasta que Maxwell los publicó en 1879. En 1825 y 1826, Ohm hizo su trabajo sobre las resistencias, y publicó sus resultados en 1827 en el libro Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos). Su inspiración la obtuvo del trabajo de la explicación teórica de Fourier sobre la conducción del calor. En sus experimentos, inicialmente usó pilas voltaicas, pero posteriormente usó un termopar ya que este proveía una fuente de tensión con una resistencia interna y diferencia de potencial casi constante. Usó un galvanómetro para medir la corriente, y se dio cuenta de que la tensión de las terminales del termopar era proporcional a su temperatura. Entonces agregó cables de prueba de diferente largo, diámetro y material para completar el circuito. El encontró que los resultados obtenidos podían modelarse a través de la ecuación:

Donde x era la lectura obtenida del galvanómetro, l era el largo del conductor a prueba, a dependía solamente de la temperatura del termopar, y b era una constante

de cada material. A partir de esto, Ohm determinó su ley de proporcionalidad y publicó sus resultados. La ley de Ohm todavía se sigue considerando como una de las descripciones cuantitativas más importante de la física de la electricidad, aunque cuando Ohm publicó por primera vez su trabajo las críticas lo rechazaron. Fue denominado "una red de fantasías desnudas", y el ministro alemán de educación afirmó que un profesor que predicaba tales herejías no era digno de enseñar ciencia. El rechazo al trabajo de Ohm se debía a la filosofía científica que prevalecía en Alemania en esa época, la cual era liderada por Hegel, que afirmaba que no era necesario que los experimentos se adecuaran a la comprensión de la naturaleza, porque la naturaleza esta tan bien ordenada, y que además la veracidad científica puede deducirse al razonar solamente. También, el hermano de Ohm, Martín Ohm, estaba luchando en contra del sistema de educación alemán. Todos estos factores dificultaron la aceptación del trabajo de Ohm, el cual no fue completamente aceptado hasta la década de los años 1840. Afortunadamente, Ohm recibió el reconocimiento de sus contribuciones a la ciencia antes de que muriera. En los años 1850, la ley de Ohm fue conocida como tal, y fue ampliamente probada, y leyes alternativas desacreditadas, para las aplicaciones reales para el diseño del sistema del telégrafo, discutido por Morse en 1855. En los años 1920, se descubrió que la corriente que fluye a través de un resistor ideal tiene fluctuaciones estadísticas, que dependen de la temperatura, incluso cuando la tensión y la resistencia son exactamente constantes. Esta fluctuación, conocida como ruido de Johnson-Nyquist, es debida a la naturaleza discreta de la carga. Este efecto térmico implica que las medidas de la corriente y la tensión que son tomadas por pequeños períodos de tiempo tendrá una relacion V/I que fluirá del valor de R implicado por el tiempo promedio de la corriente medida. La ley de Ohm se mantiene correcta para la corriente promedio, para materiales resistivos. El trabajo de Ohm precedió a las ecuaciones de Maxwell y también a cualquier comprensión de los circuitos de corriente alterna. El desarrollo moderno en la teoría electromagnética y el análisis de circuitos no contradicen la ley de Ohm cuando estás son evaluadas dentro de los límites apropiados. Deducción de la ley de Ohm

Una forma sencilla de recordar esta ley es formando un triangulo equilatero, donde la punta de arriba se representaria con una V (voltios), y las dos de abajo con una I (intensidad) y R (resistencia) respectivamente, al momento de cubrir imaginariamente cualquiera de estas letras, en automático las restantes nos indicarán la operación a

realizar para encontrar dicha incógnita. Ejemplo: si tapamos la V, R e I estarán multiplicandose para encontrar el valor de V; de igual forma si cubrimos R, quedará V/I al descubierto para encontrar la incógnita R.

VI.

LISTADO DE EQUIPOS Y MATERIALES          

VII.

1 Resistencia de 10 Ω 1 Resistencia 220 Ω 1 Resistencia 1 kΩ 1 Resistencia 5.6 kΩ Fuente de tensión continua regulable. Voltímetro. Amperímetro. Conductores de conexión. Protoboard. Pinzas planas, estilete

LABORATORIO

1.- Conectar el circuito siguiente: XMM1

XMM2 V2 12 V

R1 220Ω

2.-En el circuito el valor de la resistencia se mantiene inalterable, aumentando el valor de la tensión. Los valores leídos anotar en la siguiente tabla:

CASO 1 2 3



V= 5v

TENSION (v) 5.04 10.03 15.07

INTENSIDAD (A) 0.023 0.046 0.070

RESISTENCIA (Ω) 218 218 218

R=220Ω

Valores medidos V=5.04v

I=0.023A

R=218Ω

% de Error: |

|

|

|

|

|

---------------------------------------------------------------------------------------------

V= 10v

Valores medidos

R=220Ω

V=5.04v

I=0.046A

R=218Ω

% de Error: |

|

|

|

|

|

--------------------------------------------------------------------------------------

V= 15v

R=220Ω

Valores medidos V=5.04v

I=0.070A

R=218Ω

% de Error:

|

|

|

|

|

|

3.- Comparar el valor de la tensión y de la intensidad y deducir la ley correspondiente. 5v – 0.023A 10v – 0.046A 15v – 0.070A El voltaje es directamente proporcional a la intensidad; es decir, a mayor voltaje, mayor intensidad, y viceversa.

4.- Graficar en un sistema de ejes coordenados la variación de la intensidad en función de la tensión.

5.- Unir los puntos medidos en la Figura y expresar matemáticamente.

La ecuación de la recta obtenida viene definida por: -0.02v+5A=0 6.- La proporcionalidad obtenida expresar mediante una ecuación. 7.- Calcular el valor de K para todos los puntos obtenidos. 8.- Qué indica el valor de K obtenido, de qué depende y cómo se denomina? 9.- En el circuito llevado a cabo, el valor de la resistencia se va aumentando sucesivamente por otra mayor, fijando la tensión en un valor constante. Los valores obtenidos anotar en la tabla siguiente: CASO 1 2 3 

V= 5v

TENSION (v) 5.08 5.08 5.08 R=1kΩ

Valores medidos

INTENSIDAD (mA) 5.1 0.9 501.1

RESISTENCIA (Ω) 979 5500 11

V=5.08v

I=5.1mA

R=979Ω

% de Error: |

|

|

|

| 

V= 5v

|

R=5.6KΩ

Valores medidos V=5.08v

I=0.9A

R=5.5KΩ

% de Error:



V= 5v

R=10Ω

|

|

|

|

|

|

Valores medidos V=5.08v

I=501.1mA

R=11Ω

% de Error: |

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|

|

|

|

10.- Deducir la ley correspondiente comparando los valores de la resistencia y la intensidad. 11-501.1 Ma 979-5.1Ma 5500-0.9Ma La resistencia es inversamente ´proporcional a la intensidad; es decir mientras menor resistencia, mayor intensidad y a mayor resistencia, menor intensidad 11.- Representar gráficamente el resultado del experimento, la intensidad en función de la resistencia. 12.- Cómo se denomina la curva resultante y qué representa? Expresar matemáticamente. Se denomina curva exponencial, 13.- Deducir la ley correspondiente resumiendo los resultados de los experimentos y expresarlos en forma de ecuación.

14.- Calcular el valor de la intensidad eléctrica en los casos notificados con los valores anotados en las tablas. Para el primer experimento:

Para el segundo experimento:

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusiones:  .  .  . Recomendaciones:   

IX.

Conectar de forma correcta tanto el voltímetro como el amperímetro para evitar problemas en la medición del circuito. Utilizar los materiales adecuados en la construcción del circuito para lograr una buena presentación del mismo. Revisar contenido sobre la práctica previo el desarrollo de la misma, que permita una mejor interpretación de ésta.

FE DE ERRATAS

Falta de revisión del tema acerca de cómo encontrar la ecuación de una curva.

X.

BIBLIOGRAFIA    

http://enciclopedia.us.es/index.php/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctrica (Intensidad de corriente). http://enciclopedia.us.es/index.php/Voltaje (Concepto de Voltaje). http://www.unicrom.com/Tut_leyohm.asp (Grafico Ley de Ohm). http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohm#Historia (Concepto e Historia de la Ley de Ohm).