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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Industrial y de Sistemas Departamento de Ciencias Básicas FISICA II CICLO FB401-X Lic. Joaquín Salcedo FECHA CODIGO

CURSO CODIGO DOCENTE ALUMNO

2020-I 13/07/2020

LABORATORIO N°02 “Ley de OHM-Curvas características, leyes de Kirchhoff” Notas: Tensión = Voltaje ip: informe personal (enviar en formulario al final de la sesion) ig: informe grupal (enviar en formulario al antes de iniciar el sgte. Labo) 1. OBJETIVOS ● Investigar la dependencia entre la corriente y la tensión aplicada a diversos dispositivos eléctricos: resistencia, foco, diodo y led. ● Verificar experimentalmente la ley de Ohm ● Verificar experimentalmente las leyes de Kirchhoff.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Para la mayor parte de los materiales: La intensidad de corriente i en una porción de alambre es proporcional a la diferencia de potencial V que existe entre los extremos de esa porción. Resultado que se conoce como Ley de Ohm.

I=

V R

(1)

Siendo R la resistencia del material, que depende de varios factores: longitud, área de su sección transversal, tipo de material, y temperatura, pero para materiales que cumplen la Ley de Ohm, no depende de la intensidad de corriente I. Los materiales que cumplen la ley de Ohm, entre ellos la mayor parte de los metales, se denominan materiales óhmicos. Cuando R depende de la tension V se habla de materiales no óhmicos, y son muy importantes por que permiten amplificar señales, no ocupan mucho espacio … Cómo funcionaban los TV de antes?...( ig *****)

Gràficos del libro texto: Young Freedman 13th

Un circuito eléctrico es un conjunto de dispositivos eléctricos (resistencias, condensadores, inductores, etc.) y fuentes de corriente o voltaje conectados entre sí. Para describir el comportamiento de las corrientes eléctricas en dichos circuitos eléctricos se utiliza las leyes de Kirchhoff que se expresan como: Ley de Nodos: La suma de todas las intensidades que entran y salen por un nodo (empalme) es siempre cero.

n

∑ I k =I 1 + I 2+ …+ In =0 k =1

(2)

Ley de mallas: En toda malla de un circuito la suma de todas las caídas de tensión y las fuentes (subidas de tensión) es igual a cero.

n

∑ V k =V 1 +V 2 +…+V n =0

(3)

k =1

3. MATERIALES DEL SIMULADOR ● Fuente DC

● de potentiometer (reóstato)

● de punto común Ground ● de multímetro (amperímetro y voltímetro, ohmímetro)

● de foco, de diodo, de led

4. PROCEDIMIENTO Discutir la ley de ohm

1.

Arma el circuito y enciende el simulador: clic en botón verde (run)

Figura 1. Circuito para verificar la ley de OHM

2. Se muestra para el reóstato (regulador de voltaje), en 0%, se observa un voltaje de 3.474V y una corriente de 10.526mA. Varía el reóstato de 10 en 10 hasta el máximo de 100%, luego mide corriente y voltaje , (para el funcionamiento antes de cada cambio con el botón rojo) (ip 1): Reóstato (%) V(voltios) I(A)

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tabla 1: Valores de voltaje y corriente en la resistencia de 330Ω.

3. Grafica la I vs V y realiza un ajuste de la curva obtenida. (ig 1) 4. Halle el valor experimental de la resistencia con su respectivo error porcentual. Explique sus resultados. (ig 2) 5. En el circuito anterior cambie la resistencia por un foquito de 12 voltios,25w.

Figura 2. Circuito para estudiar la resistencia de tungsteno de un foco de 12V.

6. Mida y registre la corriente sobre un foco para diferentes valores del voltaje aplicado. (ip 2) Reóstato (%)

20

30

40

50

60

70

80

90

100

V(voltios) I(A) Tabla 2: Valores de voltaje y corriente en el foco.

7. Grafique I vs V , describa el comportamiento (ig 3) 8. Realice un ajuste de curvas a una función cuadrática. Explique sus resultados. (ig 3)

Nota: Es recomendable que consiga el estos datos de laboratorios reales anteriores compare, trabaje con ellos. 9. En el circuito anterior cambie la resistencia por un diodo (o led)

Figura 3. Circuito para estudiar el comportamiento del diodo

10. Grafique I vs V , describa el comportamiento. (ip 3) En este caso tener mayor cuidado no aplicar voltaje mayor de 3V. ( Circuito real ?). (ip 4) Reóstato (%) 10 20 30 40 50 60 70 V(voltios) I(A) Tabla 3: Valores de voltaje y corriente en el diodo 1BH62.

80

90

100

11. Grafique la intensidad versus el voltaje, observe el comportamiento y realice un ajuste de curvas (ig 4). 12. Realice un ajuste de curvas a una función cuadrática. Explique sus resultados. (ig 5).

Verificar las leyes de Kirchhoff 1. Arme el circuito. a

Figura 4: Circuito de dos mallas.

2. Con un amperímetro identifique el sentido de las corrientes en cada una de las resistencias. Mida y registre las corrientes y voltajes en todos los elementos del circuito. (ip 4). Elemento

I(Amperios

V(Voltios)

Sentido de I

) R1=1kΩ R2=3.3kΩ R3=330Ω Fuente 1≈12V Fuente 2≈6V Tabla 4: Valores experimentales de V y I.

5. Usa los sentidos de corriente hallados y escribe la ley de nodos en el nodo a del circuito. (ig 6). 6. Reemplaza los datos de las corrientes de la tabla 4 en la ecuación (2) y ve si se verifica la igualdad. (ig 7). 7. Justifica tu resultado obtenido. (ig 8). 8. Usa los sentidos de corriente establecidos y escribe la ley de mallas para las 2 mallas. (ig 9). 9. Reemplaza los datos de las corrientes de la tabla 4 en las ecuaciones. Verifica la igualdad. (ig 10). 10. Justifique sus resultados obtenidos. (ig 10). 11. Repita los pasos anteriores cambiando el valor de la resistencia R2 a 100Ω. Anote sus resultados en la tabla 5. (ip 5). Elemento R1=1kΩ R2=100Ω R3=330Ω Fuente 1≈12V Fuente 2≈6V

I(Amperios)

V(Voltios)

Sentido de I

Tabla 5: Valores experimentales de V y I.

12. Usen los sentidos de corriente establecidos y escribe la ley de nodos en el nodo a del circuito. (ig 11). 13. Usen los sentidos de corriente establecidos y escribe la ley de mallas para el circuito. (ig 12). 14. Realicen una investigación bibliográfica del funcionamiento de un amperímetro. 15. Realicen una investigación bibliográfica del funcionamiento de un voltímetro. (ig 13). 16. Realicen una investigación y expliquen si es correcto decir ley de Ohm V =iR en todos los casos y discutan. Cuales serian las consecuencias de llamarlo 2RK? (ig 14).

17. Sugerencias para mejorar este manual. (ig 15) 18.

CONCLUSIONES

19.

RECOMENDACIONES

20.

BIBLIOGRAFÍA

Informe personal Labo: Ley de Ohm y ley de Kirchooff

Ap nombre 1. 2. … 5.

Informe Grupal Labo: Ley de Ohm y ley de Kirchooff 1. 2. 3. 4. ***** 1. 2. … 15.

Ap nombre … … ….