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RESISTIVIDAD INTEGRANTES ARDILA RIOBO SERGIO OSWALDO CLAVIJO MARTINEZ JULIAN RICARDO GUZMAN GONZALES CALOR ENRIQUE RODRIGUEZ CUESTA MARIA VICTORIA

CÓDIGO 2145639 2145636 2145531 2145564

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER - SEDE BARBOSA

RESUMEN En el correcto desarrollo de nuestro laboratorio de determino la resistividad (resistencia especifica de un determinado material) de dos alambres de diferente material y radio, haciendo mediciones en distancias determinadas y hallándola tanto de manera directa como indirecta. Para poder establecer el valor de la resistencia de estos materiales de manera indirecta se emplea la ley de OHM. Todo material tiene propiedades físicas diferentes; en este caso determinaremos la capacidad que posee el Cromo Níquel y el Konstantan de impedir el flujo de corriente, esta propiedad física se puede calcular conociendo la resistencia, área, y longitud de cada alambre. En el transcurso de nuestro laboratorio pudimos concluir que la resistividad depende de algunas características de los materiales como su forma geométrica, su composición química y esta puede variar con factores como el cambio de temperatura.

INTRODUCCIÓN En el curso de física II son relevantes ciertas características de los materiales con los cuales se lleva a cabo el desarrollo de la práctica de laboratorio, con ello se hace referencia tanto a la conductividad como a la resistividad, propiedades que por cierto son inversamente proporcionales. Entre los elementos denominados como buenos conductores de energía se pueden encontrar los metales, ellos

pertenecen a este grupo gracias a que tienen una oposición baja al flujo de corriente, dicha oposición recibe el nombre de resistencia la cual depende básicamente de tres aspectos importantes del elemento o material que se esté trabajando, como lo son: la resistividad, el área y la longitud.

PROCEDIMIENTO Los materiales empleados en este laboratorio fueron 2 alambres diferentes materiales (ferro litio, Konstantan), reóstato, fuente de c.c. 0-12V, 2 multímetros, cables de conexión, regla, graduada. Primero se registró el valor de la resistencia de cada uno de los materiales sin conexión a una fuente, el registro de datos se tomó conectando un multímetro a las conexiones de la regla de medición, allí se varió la distancia y se registraron los diferentes valores de distancia y resistencia en cada material.

Fig. 1. Medición de la resistencia en un alambre sin fuente.

Luego se conectó la fuente, el reóstato y dos multímetros, y con base en las distancias registradas en el procedimiento anterior se registraron los valores de las resistencias en cada punto de forma indirecta.

Fig. 2. Medición indirecta de la resistencia.

ANÁLISIS DE DATOS 1. Compare todos los valores medidos en una fila de la tabla 1 ¿Qué concluye? Al hacer la comparación de todos los datos obtenidos en cada una de las filas se puede concluir que la longitud que se variaba, hacía que el valor de la resistencia aumentara en relación a lo que se ampliaba la longitud, teniendo en cuanta que el área del alambre era una constante.

2. Compare todos los valores medidos en una fila de la tabla 2 ¿Qué concluye? A medida que la longitud del alambre aumenta, los valores de la resistencia y el voltaje también lo hacen; por el contrario la resistividad disminuye. Es decir que la longitud del alambre y los valores de R y V son directamente proporcionales, y la resistividad del material y la longitud del alambre son inversamente proporcionales.

3. Para cada una de las tablas compare las columnas R=V/I y R medida y anote sus conclusiones. Error=

. teorico |V . experim−V | V .teorico

Tabla 1 Konstantan Rmedida (Ω) 0.6 0.9 1.3 1.6 1.8 2.1

R=V/I (Ω) 0.340 0.573 0.831 1.112 1.359 1.606

ERROR 0.76 0.57 0.56 0.44 0.32 0.30

Tabla 2 Cromo Níquel Rmedida (Ω) 1.2 2.1 2.8 3 3.7 4.8

R=V/I (Ω) 0.856 1.400 2.078 2.674 3.33 3.74

ERROR 0.40 0.50 0.35 0.12 0.10 0.28

Se puede concluir que el valor de la resistencia medida con la resistencia obtenida varía considerablemente, en el laboratorio estos fenómenos se presentan muchas veces por los instrumentos empleados para la toma de datos, El cable por su uso quizá en una experiencia pasada de otro grupo no se encontraba en estado óptimo afectando las mediciones de resistencia. En otros casos el componente constante del aire, nuestra manipulación e incluso los mismos equipos pueden justificar plenamente los errores. Cabe resaltar

que con el fin de obtener un porcentaje de error mínimo los cálculos se realizaron hasta tres veces y en los tres intentos sus valores variaban notablemente razón por las cual los porcentajes de error llegan a ser un poco altos. Con los valores registrados en las tablas trace tres graficas de la corriente VS el voltaje una gráfica por cada tabla, trace las dos o tres curvas en cada grafica con puntos de convenciones apropiadas. Analice las curvas obtenidas y diga que representa la pendiente de las gráficas obtenidas.

4. De la tabla 1 analice la dependencia de la resistencia con el área de la sección transversal del alambre. Si cambiamos el diámetro de los conductores y comparamos los resultados del experimento ¿Qué resultados esperarías? ¿Qué concluye de esta comparación? Con respecto a la tabla uno se puede inferir que la razón entre el voltaje y la corriente es inversamente proporcional al área transversal del alambre, ello es posible concluirlo de acuerdo al análisis de la fórmula que describe el comportamiento de la resistencia, luego en forma global es correcto afirmar que si se aumentase el diámetro del alambre entonces el resultado a esperar sería un menor valor de la resistencia.

5. De la tabla 2 analice la dependencia de la resistencia con la longitud del alambre. Ahora analizando la tabla dos se observa que la longitud del alambre es proporcional a la resistencia del mismo, información que se dedujo partiendo de que R=p (L/AT), así a grosso modo el resultado a esperar si se trabaja con un alambre más largo es un resultado mayor en cuanto a la resistencia se refiere.

6. De la tabla 3 analice la dependencia de la resistencia con el material del alambre. Usando la ecuación 1 calcule la resistividades de los alambres empleados Por la falta de instrumentos del laboratorio no se puede realizar este análisis, ya que solo se contó con dos materiales.

2

−7

2

A=π∗0.0002 =1.25∗10 m

2 L [ =]m R [ =]Ω A[=] m ρ[ =]Ω*m

L 0.09

R 0.6

ρ −7 8.33∗10

0.19

0.9

5.92∗10

0.29

1.3

5.6∗10

0.39

1.6

5.13∗10

0.49

1.8

4.59∗10−7

0.59

2.1

4.45∗10

−7

−7 −7

−7

n

∑ρ ρ prom=

1

(n=Número de datos)

ρ prom=5.671 ¿ 10−7

B. Cromo Níquel r = 0,0003 m.

7. Para cada paso de la parte B evalué I/A y ρ, llenando las respectivas columnas de la tabla de datos. Calcule el valor promedio de ρ experimental. A. Konstantan r = 0,0002 m. ρ=

R∗A l

A=π∗r 2

2

−7

A=π∗0.0003 =2.83∗10 m

2

2 L [ =]m R [ =]Ω A[=] m ρ[ =]Ω*m

L 0.1

R 1.2

ρ 2.39∗10−6

0.2

2.1

1.97∗10−6

0.3

2.8

1.64∗10−6

0.4

3

1.12∗10−6

0.5

3.7

1.09∗10−6

0.6

4.8

1.26∗10−6

%Error=

−6

ρ prom=1.58∗10

8. Calcule el porcentaje de exactitud con que midió la resistividad experimental, considerando que el valor exacto aceptado, es el que figura en la tabla de resistividades. El % de error se calcula mediante la formula %

Error=

. teorico |V . experim−V |×100 V .teorico

A. Konstantan ρ Konstantan=4.9 ¿10−7 Ω∗m

%Error=

|

|

5.671¿ 10−7−4.9 ¿ 10−7 ×100 4.9∗10−7

%Error=15.73 %

La Exactitud será: 100 - %error %Exactitud=84.26 %

B. Cromo Níquel −6 ρCromo Niquel =1.1 ¿ 10 Ω∗m

|

−6

−6

1.58¿ 10 −1.1¿ 10 −6 1.1¿ 10

|

×100

%Error=44 % La Exactitud será: 100 - %error %Exactitud=56%

9. Compare mediante porcentajes, los resultados obtenidos en la parte B, cotejándolos con valores consignados en la tabla de resistividades. En el punto anterior se halló el porcentaje de error de los datos de resistividad tabulados en la tabla 1, como se puede observar dio bastante alto lo que quiere decir que éstos aunque se aproximan no son tan exactos como se quiere debido a que el valor de la resistividad depende en gran proporción del material del conductor utilizado.

10. Construya una gráfica de la resistencia R en función de L/A, con los datos obtenidos en la parte A. Interprete la curva obtenida, en relación con la expresión (l). A. Konstantan r = 0,0002 m. A=π∗r 2 2

−7

2

A=π∗0.0002 =1.25∗10 m

L (m) 0.09 0.19 0.29 0.39 0.49 0.59

R(Ω )

L/A (

0.6 0.9 1.3 1.6 1.8 2.1

720000 1520000 2320000 3120000 3920000 4720000

m−1 )

En las dos graficas el modelo matemático que mejor se ajustó a los datos tabulados fue lineal, el cual es coherente, debido a que la relación de la expresión entre la resistencia, la longitud

y

el

( R=

área

ρL ) A

también es lineal. B. Cromo Níquel r = 0,0003 m. 2 −7 2 A=π∗0.0003 =2.83∗10 m

L (m)

R(Ω)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

1.2 2.1 2.8 3.0 3.7 4.8

−1

L/A ( m

)

353356.89 706713.78 1060070.67 1413427.56 1766784.45 2120141.34

11. Calcule el valor numérico y dé el significado físico de la pendiente de la gráfica obtenida.

A. Grafica Konstantan

Resistividad

y = 4E-07x + 0.3633 B. Grafica Resistividad Cromo Níquel y = 2E-06x + 0.6333 En estas gráficas se puede apreciar que el comportamiento lineal de cada grafica va creciendo a razón de 4E-07 y 2E-06 lo cual mediante un análisis detenido permite observar que estos

valores de la pendiente representan la resistividad del material al dejar fluir corriente por el área comprendida por el mismo. La pendiente significa resistividad del material

la

12. Describa posibles fuentes de error y refiérase a posibles diferentes resultados, en el caso de modificar la temperatura del conductor. Las posibles fuentes de error pueden ser originadas por daño en algún instrumento, manejo inadecuado de los instrumentos o equivocación a la hora de anotar los datos. No solo esto sino también las condiciones que presente el conductor a la hora de ser utilizado para la experiencia, hacen que los resultados obtenidos no sean óptimos, ya que cada factor puede afectar considerablemente al momento de hacer cálculos.

en cuanto a su resistividad, esto debido a que ella depende de su composición y forma geométrica más no de factores externos. En el transcurso del análisis de resultaos de esta experiencia se presentaron algunos imprevistos que fueron generados debido a que las medidas tomadas en el laboratorio diferían con respecto a lo que se esperaba en un contexto teórico, se estableció que lo anterior pudo haber sido por fallas de precisión en el instante de tomar datos correspondientes y se pudo haber dado por no dar un correcto uso a los instrumentos de medida, aunque desde luego influyo el hecho de que los instrumentos no cumplieran con los estándares necesarios para realizar dicha toma de datos, así mismo no se descartan otros factores que pudiesen influir de forma directa con el objetivo.

BIBLIOGRAFIA  

DISCUSIÓN Durante el desarrollo de esta práctica fue necesario recordar algunos de los temas vistos con el fin de poder brindar un mejor entendimiento y correcta utilización de conceptos y leyes en el laboratorio, las cuales se aplican en base a un concepto indispensable y este implica saber que cada material es independiente

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SEARS, ZEMANSKY. Física Volumen II. Ed Aguilar. SERWAY, RAYMOND A. Física, Tomo II. Editorial McGraw-Hill Arthur F. Kip; Fundamentos de Electricidad y Magnetismo, caps. 8 y 10. TIPLER P. Física, Volumen 2, editorial Reverté S.A. http://es.wikipedia.org/wiki/ Resistencia_el %C3%A9ctrica

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http://es.wikipedia.org/wiki/ Resistividad