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Ley de Ohm RODRIGUEZ MORENO, Marlon Alejandro; cód. 1006773122 BALLESTEROS PAEZ, Ronald Eduardo cód.: 1003232984 Universidad de Pamplona Departamento de Física y Geología Pamplona, km 1 vía Bucaramanga Correo-e: [email protected], [email protected].

RESUMEN: En esta práctica de laboratorio se llevó a cabo la comprobación de la ley de ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos, que establece que el voltaje a través de una resistencia es directamente proporcional a la corriente que fluye a lo largo de ésta, demostrando su relación y realizando la toma de los respectivos datos se hace notar que los %error, fueron mínimos, teniendo en cuenta la variación que estas presentan del 5%. ABSTRAC In this laboratory practice, the ohm law check was carried out, it is a basic law of electrical circuits, which establishes that the voltage across a resistance is directly proportional to the current that flows along it, demonstrating their relationship and taking the respective data, it is noted that the% error was minimal, taking into account the variation they present of 5%.

1. INTRODUCCION La ley de ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial V que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica R; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre V e I:1 𝑉 = 𝑅∗𝐼1 La fórmula anterior se conoce como fórmula general de la ley de Ohm, y en la misma, V corresponde a la diferencia de potencial, R a la resistencia e I a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema

internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).1 En otras palabras, Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.2 Y con respecto a esta relación, la ley de ohm dice que, la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.3 Como se menciona anteriormente es una ley básica de los circuitos eléctricos, por esto, para el caso de la resistencia si esta se quiere calcular de

un circuito en serie seria bajo la siguiente ecuación:4 𝑅𝑒𝑞 = 𝑅1 + 𝑅2+. . 𝑅𝑛 4 En donde la Req es la equivalente a la suma de todas las resistencias; ya que están conectadas por los al mismo circuito y comparten un nodo, así mismo, para el caso de la resistencia en paralelo: 4 1

1

1

1

= 𝑅1 + 𝑅2 + ⋯ + 𝑅𝑛 4 𝑅𝑒𝑞 Por otro lado, para los circuitos mixtos, se relacionan con la otra, es decir se relacionan bien sea primero, serial o paralelo, seguido se pasa a realizar la operación restante.4

F. Resistencias 100Ω ≤ R ≥ 1000Ω 3. RESULTADOS Y DISCUSIONES En primer lugar, se analizó la medida de estas magnitudes eléctricas como son la resistencia, voltaje e intensidad, y teniendo en cuenta que se tomaban resistencias de 100 a 1000Ω, la descodificación de la primera es algo confuso. Por otra parte, se hace notar que, en los porcentajes de error calculados para la primera tabla, con la siguiente formula, y respectivos resultados que se pueden comprobar en fig. 3 (ver anexos), son bajos:

%Error =|

ResistenciaCodificada − ResistenciaMedida ResistenciaCodificada

2. METODO Y MATERIALES

| ∗ 100

EC. 1: %Error de Resistencias

En primer lugar, se descodificaron las respectivas tres resistencias, haciendo uso de la figura 2 (ver anexos); que se observa en la tabla 1 (ver anexos), seguido a esto se paso a realizar las respectivas tomas de datos haciendo uso de los diferentes materiales de la práctica.

R1 R2 R3

En la figura 1 vemos el arreglo experimental utilizado en la práctica. Para llevar a cabo nuestro estudio, los materiales usados en el montaje se en listan a continuación: 2.1 Materiales:

%ERROR 1.1 1.3 0.73 Tabla 4: %Error de Resistencias

Como se puede observar en la tabla anterior, los porcentajes de error obtenidos son mínimos, es decir que se cumple y demuestra respectivamente la ley de ohm. Así mismo, los %error para la tabla 3 (ver anexos), y sacado con la formula siguiente, así como los siguientes resultados obtenidos del mismo:

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =|

𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎 − (𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒/𝑐𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒) 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑑𝑎

|

∗ 100 EC. 2: %Error de Resistencia medida.

Figura 1: Montaje para la comprobación, ley de ohm (laboratorio de mecánica Universidad de Pamplona)

A. B. C. D. E.

Fuente de poder CD Protoboard Multímetro digital Cables banana-caimán Cables conexión

R1 R2 R3

%ERROR 1.57 1.02 1.6

Tabla 5: %Error de Resistencias medida.

Como en la tabla anterior, en esta también se obtuvo un bajo porcentaje de error es decir que el

experimento tiene un mínimo margen de errores, bien sean humanos o por parte del 5% que poseen las resistencias.

3.1 Datos tomados: En primer lugar, se descodifico las resistencias por sus colores, seguido se paso a la toma de la misma con ayuda del multímetro y una fuente de voltaje DC, utilizados durante toda la práctica. Por otra parte, se realizaron las tablas para los circuitos (serie, paralelo y mixto), (Tabla 2: Medición de Resistencia equivalente en circuito serie, paralelo y mixto, y Tabla 3: Medición de voltaje y corriente en circuito mixto). En la Tabla1: Datos del procedimiento, V, R, I, respectivamente con el multímetro o con fórmulas en función una de otra(s) variable. En la Tabla 2: R en función del tipo de circuito que se estuviera formando serie, paralelo, mixto. En la Tabla 3: Medición de R, y corriente eléctrica de un circuito mixto. 3.2 Graficas de los datos: Con los datos de las tablas anteriores (1, 2 y 3) no se realizaron gráficas.

4. PREGUNTAS DE CONTROL 1. ¿Es posible corroborar la Ley de Ohm a partir de los porcentajes de error obtenidos? R/ Si, ya que esto significa que se mantiene la proporcionalidad, tal como propone esta. 2. ¿Cuáles son las posibles fuentes de error presentes en la práctica? R/ A la hora de tomar los datos, no tomar bien la medida en la que se están tomando los mismos. Que la protoboard se encuentre en muy mal estado y no tengan un desplazamiento de la carga parejo. No poner de manera correcta las resistencias, así como no desconectar alguna a la hora de tomar un dato. 3. ¿Qué relación existe entre el porcentaje de error obtenido en el inciso 1 del análisis de datos y la tolerancia registrada en la Tabla 1 para cada caso? R/ El porcentaje de error esta relacionado con la tolerancia, debido a que esta misma tiene un % de error es decir que si en comparación nuestro % de error es mucho mas pequeño es admisible entre los estándares de lo que se podría permitir, para asegurar que haya si do un buen experimento, ya que cada una de las resistencias posee un margen de error. 4. Explique con sus palabras el comportamiento de 𝑅12, 𝑅23 𝑦 𝑅123 para cada caso (configuración serie, paralelo y mixto). R/ La diferencia entre estas, es que se observa que para el caso de la configuración en serie hubo un menor resultado de R, debido a que para el circuito en serie la corriente eléctrica permanece constante o varia muy poco por motivos de error ya de quien realiza el experimento o instrumento, a diferencia del sistema mixto que obtuvo los mayores resultados, sin embargo, no hay que

olvidar que para el sistema paralelo se pudo corroborar que la tensión eléctrica permanecía constante . 5. CONCLUSIONES 1. De la práctica de laboratorio, podemos concluir que la primera resistencia no coincide o si bien, ha sido mal elegida puesto que en este orden de colores al decodificarla nos sugiere 1Ω, y no concuerdan con los resultados, siendo así la resistencia con un patrón de marrón, negro, marrón; para su correcto uso y concordancia con los datos tomados, además agrego que he buscado una resistencia de 100Ω, y me aparecía este mismo patrón mencionado al inicio lo que sugiere que el valor es 100Ω primera, resistencia. 2. Para concluir también, se comprobó la ley de ohm y la relación de proporcionalidad, la cual nos decía que la intensidad, es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia esto se concluyó de su fórmula que es V=I*R, es decir, si aumentamos el voltaje también lo hará la intensidad, y si la resistencia incrementa la intensidad se verá reducida. 3. Basándonos en la ecuación V=I*R, podemos concluir que esta se puede relacionar de manera tal en la que se despejan la ecuación de corriente (I) y la ecuación de resistencia (R); teniendo así la posibilidad de hallar valores diferentes de un mismo ejercicio. 4. De igual forma se hace evidente que los datos tomados mediante la practica se realizaba tienen una concordancia respecto al porcentaje de error que obtuvimos de las tablas, ya que este es bastante aceptable.

6. BIBLIOGRAFIA: • https://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de _Ohm (consultado el 19 del 04/2020 a las 19:35). • https://www.profesorenlinea.cl/fisica /Electricidad_ley_Ohm.html (consultado el 19 del 04/2020 a las 20:23). • https://www.fluke.com/essv/informacion/mejorespracticas/aspectos-basicos-de-lasmediciones/electricidad/que-es-laley-de-ohm (consultado el 19 del 04/2020 a las 20:46). •

Manual de laboratorio de electromagnetismo.

7. Anexos Tabla 1: Medición de Resistencias

𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟑

Colores 1º 2º 3º Negro Marrón Negro Verde Marrón Marrón Rojo Rojo Marrón

Resistencia Codificada (Ω) 100 510 220

Resistencia Medida (Ω) 98.9 503.4 218.4

Tolerancia 4º 5% Ò ± 0.05 5% Ò ± 25.5 5% Ò ± 11

Tabla 2: Medición de Resistencia equivalente en circuito serie, paralelo y mixto.

Circuito

Circuito

Circuito

Serie

Paralelo

Mixto

𝑹𝟏2(Ω)

0.602

82.7

98.9

𝑹𝟐3(Ω)

0.721

152.5

152.4

𝑹123(Ω)

0.820

60.1

251.1

Tabla 3: Medición de voltaje y corriente en circuito mixto.

Resistencia

Corriente

Voltaje

Voltaje/Corriente

𝑹𝟏

Medida (Ω) 98.9

(A) 0.01993

(V) 2.002

(Ω) 100.4516

𝑹𝟐

503.4

0.00608

3.092

508.5526

𝑹𝟑

218.4

0.01394

3.093

221.8795

Figura 2, código de colores de Resistencias.

Figura 3, cálculos realizados.