Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------FACTORE
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Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------FACTORES QUE DETERMINAN LA RESISTENCIA ELECTRICA
PREINFORME 7 DE LABORATORIO DE FISICA III
NELSON ARDILA
GRUPO: ID
LUIS SIMANCA
BARRANQUILLA UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA
ABRIL 1 DE 2014
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INTRODUCCIÓN
En esta experiencia se estudiarán el comportamiento de la resistencia eléctrica de un mismo material cuando cambian condiciones de este mismo tales como su longitud y grosor a fin de verificar que estas guarden una relación con la oposición al paso de la corriente tal y como es descrito en libros de física teórica. También se mostrarán comparaciones entre las resistencias de otros materiales utilizados en esta experiencia para poder estudiar sus semejanzas y diferencias de acuerdo a las variables mencionadas.
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------OBJETIVOS
Estudiar la conductividad eléctrica de conductores de distinto material, de distinto material, de distinta sección, de distinta longitud y de la temperatura.
Estudiar las relaciones entre la resistencia y la conductividad.
Identificar la resistencia eléctrica en el circuito para un material, área transversal y longitud.
Determinar cómo influye el material y su longitud en la intensidad en los conductores del circuito a trabajar.
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------MARCO TEÓRICO
MOVIMIENTOS DE CARGAS EN CAMPOS ELÉCTRICOS El estudio de movimientos de haces de partículas cargadas (por ejemplo, haces de electrones, protones, etc.) en campos eléctricos se rige básicamente por la aplicación de las leyes de la mecánica a tales partículas, después de conocer la fuerza eléctrica que el campo ejerce sobre ellas. En el caso más sencillo, dicho campo puede ser uniforme. La animación adjunta (debajo) simula el movimiento de un electrón que penetra entre las placas de un condensador cargado. Como el campo eléctrico es uniforme, ejerce una fuerza constante sobre el electrón y le produce una aceleración también constante y perpendicular a su velocidad inicial. La situación es análoga a la de un tiro horizontal y la solución del problema también es similar, dado que se puede estudiar el movimiento descomponiéndolo en un movimiento horizontal uniforme y un movimiento vertical de aceleración constante (producida por el campo).
CORRIENTE ELÉCTRICA La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------RESISTENCIA ELÉCTRICA Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. La resistencia está dada por la siguiente fórmula:
En donde ρ es el coeficiente de proporcionalidad o la resistividad del material. La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal). Descubierta por Georg 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 ohmnímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens. Además, de acuerdo con la ley de Ohm la resistencia de un material puede definirse como la razón entre la diferencia de potencial eléctrico y la corriente en que atraviesa dicha resistencia, así:1
Donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios. También puede decirse que "la intensidad de la corriente que pasa por un conductor es directamente proporcional a la longitud e inversamente proporcional a su resistencia" Según sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores, aislantes y semiconductor. Existen además ciertos materiales en los que, en determinadas condiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en el que el valor de la resistencia es prácticamente nulo.
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FACTORES QUE DETERMINAN LA RESISTENCIA ELÉCTRICA
Resistividad: Entre los factores que determinan la resistencia eléctrica, cuando se establece una diferencia de potencial entre dos puntos de un material, está su constitución, es decir, el elemento o compuesto de que está hecho el material influye de manera importante en su comportamiento. Por ejemplo: Dos barras idénticas en dimensiones y forma, una de Cobre y otra de Hierro, si se someten a la misma diferencia de potencial entre puntos equivalentes, tienen resistencias diferentes, siendo la del Cobre menor que la del Hierro. Este factor relacionado con la constitución del material se caracteriza a través de una magnitud física llamada resistividad; valores altos de ella en una sustancia nos indican que es poco conductora de la electricidad y valores bajos nos señalan lo contrario. En la tabla siguiente tienes los valores de la resistividad para algunos materiales.
SUPERCONDUCTOR Un superconductor es un material que no opone resistencia al flujo de corriente eléctrica por él. La superconductividad es una propiedad presente en muchos metales y algunas cerámicas, que aparece a bajas temperaturas, caracterizada por la pérdida de resistividad a partir de cierta temperatura característica de cada material, denominada temperatura crítica. Los superconductores también presentan un acusado diamagnetismo, es decir, son repelidos por los campos magnéticos.
TEMPERATURA: La influencia de la temperatura en la resistencia de un material varía según el material. En los metales, la resistencia crece al aumentar la temperatura, mientras que en los materiales llamados semiconductores ocurre lo contrario. Las razones de ello dependen de la estructura atómica de las sustancias en consideración y su explicación escapa del alcance de este trabajo.
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------MATERIALES UTILIZADOS TABLERO DE CONEXIONES INTERRUPTOR PORTALÁMPARAS BOMBILLA DE 12 V SOPORTES UNIVERSALES HILO DE COBRE HILO DE HIERRO ALAMBRE R HILO DE CONSTATAN DE 0,2 MM Y DE 0,4 MM CABLES FUENTE DE PODER MULTÍMETRO
MONTAJE
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------FIGURA 1. Montar el circuito siguiendo el esquema de la figura 1, colocando los dos soportes universales en los extremos de la última hilera superior del tablero de conexión. Poner la tensión de alimentación a la tensión nominal de la bombilla (12V). Proceder en la serie de experimentos de la siguiente forma: 1. INFLUENCIA DEL AREA SOBRE SU CONDUCTIVIDAD Utilizar un hilo con diferentes áreas e ingresar los datos en la siguiente tabla
n
d/m
A / m^2
I_A1 / A
U_B1 / V
R / &W
1 3 2 Tabla 1 2. INFLUENCIA DE LA SECCION DEL HILO SOBRE SU CONDUCTIVIDAD Utilizar un hilo y realizar las mediciones que se presenten en la tabla en la casilla n2 utilizar el doble de la longitud utilizada en la primera medición recalcando que el hilo sea del mismo material que el medido en la casilla n1
n
I_A1 / A
U_B1 / V
R
1 2 Tabla 2 3. INFLUENCIA DEL TIPO DE MATERIAL DEL HILO SOBRE SU CONDUCTIVIDAD Utilizando 2 hilos hechos de diferentes tipos de material analizar la corriente, voltaje y resistencia que ofrece cada material e ingresar los datos en la tabla.
n
I_A1 / A 1 2
Tabla 3
U_B1 / V
R
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------Dónde: d= diámetro A= área I_A1= corriente que transita a través del circuito U_B1= voltaje presente en el hilo R= resistencia ejercida por el hilo
PREGUNTAS EVALUACION:
1. ¿Que nos dicen las intensidades medidas en la tabla 3, sobre las resistencia eléctrica de estos materiales? 2. ¿Qué influencia tiene la sección (área transversal) de un conductor sobre la resistencia eléctrica? 3. ¿Qué influencia tiene la longitud de un conductor sobre la resistencia eléctrica?
4. Observaciones y conclusiones
Universidad Autónoma del Caribe ---------------------------------------------------------------------------------BIBLIOGRAFÍAS
Manual de Lab de física III http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Camp o-electrico/Electrico9.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica http://www.astromia.com/glosario/superconductor.htm