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LEY DE OHM
Objetivo:
Analizar la relación entre la corriente eléctrica y el voltaje en un resistor.
Introducción:
George Simon Ohm (1787-1854) observó que cuando varía el voltaje
(diferencia de potencial) aplicada a un resistor la corriente eléctrica a través del
mismo también cambiaba y de una manera proporcional. Esto lo expresó como:
I=
V
R
donde I es la corriente eléctrica, V es el voltaje (diferencia de potencial) y R es la
resistencia eléctrica.
Por tanto, la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente
proporcional a la resistencia. En otras palabras, si el voltaje aumenta la corriente
también lo hace. La constante de proporcionalidad es la resistencia eléctrica. Debido a
que la corriente es inversamente proporcional a la resistencia, al incrementarse la
resistencia la corriente disminuye.
Un resistor (y en general, cualquier sustancia) se dice que es “óhmico” si al
aplicarle un voltaje la corriente eléctrica en él varía proporcionalmente, entonces una
gráfica de voltaje vs, corriente mostrará una línea recta (indicando una resistencia
constante).
La pendiente de la línea es el valor de la resistencia eléctrica. Un resistor se
dice que es “no-óhmico” si la gráfica de voltaje vs corriente no es una línea recta. Por
ejemplo, si la resistencia cambia el voltaje cambia pero no de manera proporcional y
la gráfica de voltaje vs corriente mostrará una curva con pendiente variable.
Para ciertos resistores el valor de la resistencia no cambia apreciablemente. Sin
embargo, en las bombillas o focos de luz caseros la resistencia de su filamento
cambiará al calentarse y enfriarse. Sin embargo, a frecuencias altas de la corriente
alterna (CA) el filamento no tiene tiempo de enfriarse por lo que la temperatura
permanece casi constante, y la resistencia permanece relativamente constante. Por el
contrario, a frecuencias bajas (por ejemplo, menores a 1 Hz) el filamento tiene tiempo
para cambiar de temperatura y como consecuencia la resistencia del filamento
cambiará dramáticamente. Frecuentemente, este cambio tanto de la resistencia como
de la corriente a través del filamento es de gran interés industrial.
En la primera parte de esta práctica se investiga la relación entre la corriente y
el voltaje en un resistor de 100Ω. En la segunda parte se analiza la relación entre
corriente y voltaje en el filamento de un pequeño bulbo de luz.
Material:
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Interfase con cable y adaptador.
Resistencia eléctrica de 100Ω, ½ W.
Foco casero (de cualquier valor).
Dos cables banana-banana con caimanes.
Amplificador de señales.
Sensor de voltaje.
Procedimiento:
Parte I.
Se utilizará la salida de la interfase como fuente de voltaje para alimentar al
resistor. Además, con el programa DataStudio se medirá el voltaje y la corriente sobre
el resistor.
Figura 1. Configuración del equipo
Se usará el programa para desplegar el voltaje y la corriente. Mediante una
gráfica de voltaje vs corriente se confirmará el valor de la resistencia. Para esto,
realiza lo siguiente:
1. Conecta la interfase ScienceWorkshop a la computadora, enciéndela y después
enciende la computadora.
2. Conecta los caimanes de banana a la salida de la interfase.
3. En el programa DataStudio abre un nuevo experimento, agregando un
generador de señales. Agrega un visualizador de gráficas para mostrar el
voltaje de salida y la corriente que circula en el resistor. El generador debe
configurarse para producir una onda triangular de 60Hz y 2.9 V, además debe
estar en el modo “Auto” para que automáticamente inicie y detenga la señal
cuando usted inicie y pare la medición de los datos.
4. Inicia la mediciones (da un clic sobre el botón “Start”).
Observa la gráfica de voltaje vs corriente. Ajusta el eje vertical y horizontal si
es necesario. Observa el trazo de voltaje vs corriente por algunos segundos y
entonces detén las mediciones de la interfaz.
Análisis:
1. En el programa y con la ventana de la gráfica activa, da un clic sobre el botón
“Smart Cursor” y con ayuda de esta localiza un punto del trazo de voltaje vs
corriente. Como resultado se obtendrá la coordenada de ese punto.
2. Utiliza las coordenadas de este punto para determinar la relación de voltaje vs
corriente. La coordenada X representa el valor de la corriente y la coordenada
Y el voltaje. Divide estos valores para calcular la resistencia.
Resistencia (resistor de 100Ω) = ________ Volt/Ampere
3. Repite el procedimiento pero con una frecuencia más baja, entre 0.5 Hz y 1 Hz.
Parte II.
Repite todo el procedimiento para el foco casero (bombilla).