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• Sergio Díaz de la Vega

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO

PRACTICA 4: RELACIONES VIR

ALUMNO: CAYETANO ENRIQUEZ MARCO ANTONIO

PROFESOR: ING. GUTIERREZ GARCIA XINAH HERON

SECUENCIA: 2IM30

FECHA DE REALIZACION: 27 DE FEBRERO 2017

FECHA DE ENTREGA: 13 DE MARZO 2017

Practica 4.- Relaciones VIR

INDICE CONTENIDO

PAG

I OBJETIVOS…………………………………………………………………………..3

2 INTRODUCCION…………………………………………………………………….3

3 MATERIAL……………………………………………………………………………4

4 DESARROLLO EXPERIMENTAL…………………………………………………4

5 DATOS OBTENIDOS……………………………………………………………….6

6 ANALISIS DE DATOS………………………………………………………………9

7 CONCLUSIONES…………………………………………………………………..17

8 BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………………......17

2

Practica 4.- Relaciones VIR

I.- OBJETIVOS

El alumno: • Determinará la relación explícita entre el voltaje y la corriente en un conductor al variar alguna de las dos, conservando la resistencia constante. • Determinará la relación explícita entre el voltaje y la resistencia al variar uno de ellos, conservando la corriente constante. • Estudiará la variación de la resistencia de un conductor cuando cambian las propiedades naturales del resistor como son la longitud y área transversal. Así también definirá la resistividad y conductividad a temperatura ambiente. • Utilizando el multímetro digital con interfase y una PC, observará directamente en esta las gráficas de (V vs. I), (V vs. R) y emitirá sus conclusiones al respecto.

2.- INTRODUCCION

Esta práctica trata principalmente del vínculo que existe entre el Voltaje, La Intensidad de Corriente y la Resistencia, es por eso el nombre de relaciones VIR, la Intensidad de corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. La relación existente entre la resistencia, la corriente y el voltaje está dada por la ley de ohm, y esta ley establece que la intensidad de corriente eléctrica que pasa por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre las terminales e inversamente proporciónala su resistencia. La intensidad de la corriente y el voltaje son directamente proporcionales, porque al aumentar o disminuir el voltaje, la corriente también va a aumentar o disminuir, mientras que la corriente y la resistencia son cantidades que son inversamente proporcionales, al aumentar una, disminuye la otra, por ejemplo si aumenta la resistencia, disminuye la corriente. La resistencia en un circuito como el hecho en el laboratorio, está dada o surge por las colisiones entre los electrones que portan la corriente con los átomos fijos al interior del conductor, y estas colisiones impiden el movimiento de las cargas, como lo haría una fuerza de fricción. Existen numerosos materiales que ofrecen muy poca resistencia al paso de la corriente como lo son el oro y la plata, sin embargo no son utilizados, tomando en cuenta al factor hombre, es por eso que son utilizados materiales como el cobre. 3

Practica 4.- Relaciones VIR

3.- MATERIAL UTILIZADO

- Control de voltaje de C.D. (0 – 25v) o fuente regulada. - Voltímetro de C.D. de 0 – 10V o 0 – 30 (bobina móvil). - Medidor de bobina móvil con carátula de 0-1 A. CD, o multímetro digital simple. - Interruptor de navaja. - Reostato de 0-100 ohms. - Micrómetro - Flexómetro. - Conductores de nicromel de diferentes dimensiones. - Porta fusibles con fusible. - Cables banana-banana. - 4 cables caimán-caimán. - Cables caimán-banana.

4.- DESARROLLO EXPERIMENTAL Primer Experimento.

DETERMINAR COMO VARIA LA RESISTENCIA DE UN MATERIAL CUANDO CAMBIAN LAS DIMENSIONES DE ESTE. 1. Mida el diámetro de los diferentes conductores de nicromel de que dispone, así como la longitud de éste, variando de 10 en 10 cm, también su resistencia. Concentre los datos en la tabla. 2. Con los datos de la tabla haga una gráfica de R vs L/A, considerando R en el eje de las ordenadas. 3. Suponga una relación lineal entre R y L/A y determine la Ley Física. ¿Es correcta esta suposición? Explique. 4. Determine las unidades de los parámetros de regresión e interprete físicamente a estos. 4

Practica 4.- Relaciones VIR

Segundo Experimento. INVESTIGAR COMO VARÍA LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR UN CONDUCTOR CUANDO CAMBIA LA DIFERECNIA DE POTENCIAL APLICADA A ESE, CONSERVANDO SU RESISTENCIA CONSTANTE. Forme el circuito que ilustra la figura siguiente:

1. Usando uno de los 5 conductores de nicromel (R), tome una serie de 10 lecturas de voltaje para 10 valores de corriente empezando con 0.05 A. 2. Tabule y grafique los datos del punto anterior, considerando a V en el eje de las ordenadas. 3. Efectúe la regresión que considere apropiada y determine la Ley Física. 4. Interprete físicamente a cada uno de los parámetros que aparecen en esta Ley Física. 5. Repita el experimento para los 3 conductores de nicromel.

Tercer Experimento. INVESTIGAR LA VARIACION DE VOLTAJE AL CAMBIAL LA RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR, CONSERVANDO LA CORRIENTE CONSTANTE. 1. Forme el circuito del experimento anterior, pero ahora en lugar del conductor de nicromel utilice el reóstato (resistencia variable). 2. Hecho el circuito, desconecte el reóstato de este circuito y con el ohmetro calibre este a 10 ohms. 5

Practica 4.- Relaciones VIR

3. Coloque de nuevo al reóstato en el circuito y varíe el voltaje de alimentación hasta que su amperímetro marque 0.2 A. 4. Repita los 2 puntos anteriores para valores de resistencia en el reóstato de 20, 30, 40, 50, 60 70 y 80 ohms, conservando siempre un valor de corriente de 0.2 A. Esto último lo logrará variando el voltaje de alimentación. 5. Grafique V vs R, efectúe la regresión apropiada, considere a V en el eje de las ordenadas. 6. Considerando las unidades que intervienen en la regresión, determine la ley física e interprete el significado físico de los parámetros de esta ley. 7. Qué relación existe entre la pendiente de la ley física y la lectura de 0.2 A, utilizada en los últimos puntos de este procedimiento.

5.- DATOS OBTENIDOS

Alambre 1 2 3 4 5 6

Diámetro (mm) 1.08 0.87 0.55 0.64 0.35 0.55

Longitud (m) 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98 0.98

Alambre 1

Resistencia (ohm) 3.1 5.5 13 15.2 16 17.2

Diámetro 1.08 mm

Corriente (A) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Área (cm2) 0.009160 0.005944 0.002375 0.003216 0.000962 0.002375

Voltaje(V) 0.115 0.140 0.265 0.353 0.405 0.568 0.695 0.858 1.022 1.150 6

Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 2

Diámetro 0.87 mm

Corriente (A) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Voltaje(V) 0.10 0.28 0.49 0.65 0.87 0.98 1.21 1.40 1.75 1.93

Alambre 3

Diámetro 0.55 mm

Corriente (A) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Voltaje(V) 0.56 1.07 1.5 1.87 2.8 3.5 4.32 5.1 5.7 6.4

Alambre 4

Diámetro 0.64 mm

Corriente (A) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Voltaje(V) 0.27 0.62 1.025 1.42 1.79 2.13 2.60 3.48 3.73 4.09 7

Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 5

Diámetro 0.35 mm

Corriente (A) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Voltaje(V) 1.60 3.20 5.1 6.97 8.60 9.23 11.30 12.90 16.99 18.90

Alambre 6

Diámetro 0.55 mm

Corriente (A) 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

Voltaje(V) 0.49 0.8 1.4 1.9 2.50 3.1 3.89 4.26 4.7 5.9 REÓSTATO

Resistencia (ohm) 20 30 40 50

Voltaje (V) 8.45 11.55 15.6 23.4

8

Practica 4.- Relaciones VIR

6.- ANALISIS DE DATOS Del primer experimento:

GRAFICA R VS l/A 8 m = 3E-08 b= 0.654 R= 0.9935

7

RESISTENCIA (Ω)

L/A (1/m) RESIST (Ω) 45581395.35 2.1 58717795.09 2.6 89334548.77 3.1 118998470 3.9 166101694.9 5.5 200984413.5 6.8

6 5 4 3 2 1 0 0

50000000

100000000

150000000

200000000

Z= l/A (1/m)

𝐑= 𝛒∗

𝐋 𝐀

𝐦= 𝛒

𝟓 𝛒 = 𝟑𝐗𝟏𝟎−𝟖 ⌊ 𝐦 ∗ Ω⁄ 𝟒 ⌋ 𝐦

= 𝟑𝐗𝟏𝟎−𝟖 Ω ∗ 𝐦

9

250000000

Practica 4.- Relaciones VIR

Del segundo experimento:

Alambre 1 Diámetro 1.08 mm X Corriente (A)

Y Voltaje(V)

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

0.115 0.140 0.265 0.353 0.405 0.568 0.695 0.858 1.022 1.150

grafica de dispersion Corriente vs voltaje 1.4

m= 2.3809 ohm b= 0.097 V R = 0.9883

1.2

voltaje (V)

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Corriente (A)

El fenómeno tiene tendencia a ser lineal por lo tanto cumple con la ley empírica o ley física.

𝑉 =𝑅∗𝐼

𝑅=

𝑉 𝐼

𝑚=

𝑉 = 𝑅 = 2.3809 𝑉𝑂𝐿𝑇⁄𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅 = 𝟐. 𝟑𝟖𝟎𝟗Ω 𝐼

10

0.6

Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 2 Diámetro 0.87 mm Corriente Voltaje(V) (A) 0.05 0.1 0.1 0.28 0.15 0.49 0.2 0.65 0.25 0.87 0.3 0.98 0.35 1.21 0.4 1.4 0.45 1.75 0.5 1.93

grafica de dispersion Corriente vs voltaje 2.5

m= 4.0121 b = -0.1373 R = 0.9957

VOLTAJE (V)

2 1.5 1 0.5 0

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

CORRIENTE (AMPER)

El fenómeno tiene tendencia a ser lineal por lo tanto cumple con la ley empírica o ley física

𝑉 =𝑅∗𝐼

𝑅=

𝑉 𝐼

𝑚=

𝑉 = 𝑅 = 4.0121 𝑉𝑂𝐿𝑇⁄𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅 = 𝟒. 𝟎𝟏𝟐𝟏Ω 𝐼

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Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 3 Diámetro 0.55 mm Corriente Voltaje(V) (A) 0.05 0.56 0.1 1.07 0.15 1.5 0.2 1.87 0.25 2.8 0.3 3.5 0.35 4.32 0.4 5.1 0.45 5.7 0.5 6.4

grafica de dispersion Corriente vs voltaje 7

m = 13.457 B=- 0.4187 R = 0.9906

6

VOLTAJE (V)

5 4 3 2 1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

CORRIENTE (AMPER)

El fenómeno tiene tendencia a ser lineal por lo tanto cumple con la ley empírica o ley física

𝑉 =𝑅∗𝐼

𝑅=

𝑉 𝐼

𝑚=

𝑉 = 𝑅 = 13.457 𝑉𝑂𝐿𝑇⁄𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅 = 𝟏𝟑. 𝟒𝟓𝟕Ω 𝐼

12

0.6

Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 4 Diámetro 0.64 mm Corriente Voltaje(V) (A) 0.05 0.27 0.1 0.62 0.15 1.025 0.2 1.42 0.25 1.79 0.3 2.13 0.35 2.6 0.4 3.48 0.45 3.73 0.5 4.09

VOLTAJE (V)

grafica de dispersion Corriente vs voltaje 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

m = 8.7642 b= - 0.2947 R= 0.9943

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

CORRIENTE (AMPER)

El fenómeno tiene tendencia a ser lineal por lo tanto cumple con la ley empírica o ley física

𝑉 =𝑅∗𝐼

𝑅=

𝑉 𝐼

𝑚=

𝑉 = 𝑅 = 8.7642 𝑉𝑂𝐿𝑇⁄𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅 = 𝟖. 𝟕𝟔𝟒𝟐Ω 𝐼

13

0.6

Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 5 Diámetro 0.35 mm Corriente Voltaje(V) (A) 0.05 1.6 0.1 3.2 0.15 5.1 0.2 6.97 0.25 8.6 0.3 9.23 0.35 11.3 0.4 12.9 0.45 16.99 0.5 18.9

VOLTAJE (V)

grafica de dispersion Corriente vs voltaje 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

m = 36.952 b=- 0.6827 R = 0.9978

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

CORRIENTE (AMPER)

El fenómeno tiene tendencia a ser lineal por lo tanto cumple con la ley empírica o ley física

𝑉 =𝑅∗𝐼

𝑅=

𝑉 𝐼

𝑚=

𝑉 = 𝑅 = 36.952 𝑉𝑂𝐿𝑇⁄𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅 = 𝟑𝟔. 𝟗𝟓𝟐Ω 𝐼

14

0.6

Practica 4.- Relaciones VIR

Alambre 6 Diámetro 0.55 mm Corriente Voltaje(V) (A) 0.05 0.49 0.1 0.8 0.15 1.4 0.2 1.9 0.25 2.5 0.3 3.1 0.35 3.89 0.4 4.26 0.45 4.7 0.5 5.9

grafica de dispersion Corriente vs voltaje 7 m = 11.741 b= - 0.3347 R = 0.9946

VOLTAJE (V)

6 5 4 3 2 1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

CORRIENTE (AMPER)

El fenómeno tiene tendencia a ser lineal por lo tanto cumple con la ley empírica o ley física

𝑉 =𝑅∗𝐼

𝑅=

𝑉 𝐼

𝑚=

𝑉 = 𝑅 = 11.741 𝑉𝑂𝐿𝑇⁄𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅 = 𝟏𝟏. 𝟕𝟒𝟏Ω 𝐼

15

0.6

Practica 4.- Relaciones VIR

Para el tercer experimento:

REÓSTATO Resistencia (ohm)

Voltaje (V)

20 30 40 50

8.45 11.55 15.6 23.4

grafico de dispersion de resistencia vs voltaje 25

m = 0.489 V/Ω b= 2.365 V R = 0.9829

Y voltaje (v)

20 15 10 5 0 0

10

20

30

40

50

60

X resistencia (ohm)

Entonces tenemos que: 𝑉 = 𝑅∗𝐼

&

𝑉

𝐼=𝑅

𝑚 = 0.489 𝑉⁄Ω =

&

𝒎=

𝑽 𝑹

𝑉 = 𝐼 = 0.489 𝐴𝑀𝑃𝐸𝑅𝐼𝑂𝑆 𝑅

0.3 𝐴𝑇𝐸𝑂𝑅. − 0.48𝐴𝐸𝑋𝑃. 𝐸% = | | ∗ 100 = 60.3% 0.3𝐴𝑇𝐸𝑂𝑅.

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Practica 4.- Relaciones VIR

7.- CONCLUSIONES

De acuerdo al experimento y a los datos obtenidos llegamos a la conclusión de que la resistencia va a variar según sea las dimensiones del conductor, así como la distancia dentro de este, también como pudimos ver en esta práctica dependiendo de la longitud o área transversal el conductor opone cierta resistencia al paso de la corriente pues en el conductor con mayor área transversal es el que tiene una menor resistencia al paso de la corriente mientras que el de menor área transversal es que te tiene una mayor oposición al paso de dicha corriente eléctrica. En el experimento dos vimos que al mantener una resistencia constante y al ir aumentando nuestra intensidad o potencial eléctrico el voltaje aumentaba de una manera directamente proporcional, la corriente que fluye a través de un conductor es proporcional a la fuerza electromotriz aplicada entre sus extremos, teniendo en cuenta que la temperatura y demás condiciones se mantengan constantes Y con el apoyo de las leyes físicas o ecuaciones empíricas, las cuales son un modelo matemático que nos permitan hacer predicciones sobre el comportamiento de los parámetros de los fenómenos experimentados se lograron los objetivos planteados.

8.- BIBLIOGRAFIA

FÍSICA. Tomo II. Rymond A. Serway. McGraw-HillInteramiericana Editores, SA de CV., México DF.1997. “Física” Vol I y II, Serway R Ed. McGraw-Hill

http://apuntesfundamentos.blogspot.mx/2008/04/voltaje-corriente-yresistencia.html

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