Download modulo 3-ley de ohm - Tongoy

DEPARTAMENTO DE FISICA
UNIVERSIDAD CATOLICA DEL NORTE
LABORATORIO DE FISICA II
MODULO 3
EXPERIMENTO: LEY DE OHM
Concepto: electricidad básica
Tiempo: 1h:30
EQUIPOS NECESARIOS
Science Workshop™ Interface
Power Amplifier
Computador Personal
Sensor de Voltaje
DESDE LA CAJA DE CONEXIONES ELECTRONICAS AC/DC*
Lámpara de 3 volt
Resistor de 10 ohm
Diodo 1N-4007
Conectores
(*La caja de Conexiones Electrónicas AC/DC es el modelo PASCO EM-8656.)
PROPÓSITO
El propósito de esta actividad de laboratorio es:
 Investigar la relación entre la corriente y el voltaje en materiales ohmicos y no-ohmicos.
 Manejar el Sistema de Adquisición de datos Pasco con todas sus facilidades
TEORIA
Ohm descubrió que cuando el voltaje (diferencia potencial) en los extremos de un resistor cambia, la
corriente a través del mismo, también cambia. Él expresó esto como:
i = V/R
Es decir si el voltaje aumenta, también lo hace la corriente y si la resistencia aumenta entonces la
corriente disminuye.
En un material ohmico al graficar el voltaje en función de la corriente se obtiene una línea recta, que
pasa por el origen y la pendiente de dicha recta representa el valor de la resistencia R (es constante), es
decir el voltaje es proporcional a la corriente, ya que
V=Ri
En cambio en un material no Ohmico la resistencia cambia, es decir, el gráfico del voltaje en función
de la corriente no será una línea recta. En su lugar, se observará una curva con una pendiente que
cambia.
Para un resistor típico, del tipo de los utilizados en circuitos electrónicos, el valor de su resistencia no
cambia apreciablemente. Sin embargo, para una lámpara, la resistencia del filamento cambiará al
calentarse o enfriarse y en un diodo el comportamiento de los portadores de carga depende del voltaje
aplicado.
En una lámpara, al aplicarle un voltaje alterno de alta frecuencia, el filamento no tiene tiempo para
enfriarse, así que la lámpara sigue teniendo una temperatura casi constante y la resistencia permanece
relativamente constante. En las frecuencias bajas de voltaje alterno (Por ejemplo: menos de un Hertz),
el filamento tiene tiempo para cambiar su temperatura. Por consiguiente, la resistencia del filamento
cambia, lo que es interesante de observar.
En la primera parte de esta actividad, se investigará un material ohmico, como lo es el resistor típico
de diez ohm. En la segunda parte, se investigarán 2 materiales no ohmico como lo son el filamento
de una lámpara pequeña de 3V y el diodo 1N-4007.
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PROCEDIMIENTO
1.- ESTUDIO DEL RESISTOR TÍPICO DE 10 OHM
En esta parte de la actividad, el Amplificador de Potencia suministra el voltaje al resistor de diez
ohmios que se monta en el tablero de circuitos electrónicos de AC/DC. La interfaz Science Workshop
mide el voltaje aplicado al resistor, y la corriente que proporciona el Amplificador de Potencia. El
programa DS permite obtener diferentes tablas de valores, diferentes gráficos y analizar los datos.
Instalación del sistema
 Conectar la interfaz Science Workshop 750 con el computador y encender la interfaz
 Conectar el Amplificador de Potencia al canal análogo C de la interfaz y encender el
Amplificador de Potencia
 Conectar el sensor de voltaje al canal analógico A
 Una vez realizado los puntos 1 y 2 encender el computador para que reconozca los equipos
instalados
 Cargar el Programa Data Studio
 Elegir opción Crear experimento
 En la pantalla instalar el sensor de Voltaje en el canal analógico A de la interfaz
 En la pantalla instalar el Amplificador de Potencia en el canal analógico C de la interfaz
 Configurar el amplificador de Potencia. Poniendo en el Generador de señal una señal de
voltaje de las siguientes características:
 Forma de onda
: Rampa ascendente
 Amplitud
: 1,0 V
 Frecuencia
: 0,05 hz. (equivale a un periodo de 20 s)
 Frecuencia de muestreo : 5 hz. (100 veces la frecuencia de la señal)
 Mediciones
: no incluir
 Condición de trabajo
: Auto (automático)
Armar circuito


En la caja de conexiones instalar el resistor típico de 10 ohm
Conectar la señal de voltaje (rampa ascendente) del amplificador de potencia a los
terminales del resistor típico
Configurar grafico en tiempo real, V en función de i
 Tomar Grafico en ventana Pantalla y arrastrarlo hasta voltaje en canal A en ventana datos,
debe aparecer Grafico No 1 de V en función de t en la Pantalla
 Tomar Corriente canal-C en ventana Pantalla y arrastrarlo hasta el eje horizontal del
Grafico No 1, en la pantalla. Debiera aparecer en la pantalla el grafico del voltaje en canal
A en función de la corriente en canal C
 Ajuste las escalas de los ejes
 Tome el origen del sistema de coordenadas y arrástrelo al centro de la Pantalla
 Escala vertical
: entre –1V y +1V
 Escala horizontal
: entre –0,2 A y +0,2 A
 Configurar el sistema para que la toma de datos se detenga automáticamente en 20 s
Toma de datos y grafico de V en función de i en tiempo real.
 Dar inicio a la toma de datos, pulsando el botón Inicio
 Al detenerse la toma de datos a los 20 s aparece en pantalla el ploteo de los
puntos de V en función de i,
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RESPUESTAS
HOJA DE RESPUESTAS DE RESISTOR TIPICO DE 10 [] (Análisis de los datos)
Del grafico de V en función de i, responda las siguientes preguntas:

La relación entre V e i, es lineal? (Si/No) :
 Entre que valores de Voltajes se puede considerar constante la resistencia R:.....................
 Utilizando un ajuste proporcional calcule, por mínimos cuadrados, para dicho rango de
voltajes:

La constante de proporcionalidad:.............

Desviación Standard de la constante de proporcionalidad:.............

Del grafico V v/s i, determine la Resistencia R, con su error, R =
+
[
 Como R = V/i, utilizando la calculadora, al pulsar el botón Calcular, Defina R = V/i ,
definiendo las variables V e i con los datos disponibles: V: voltaje en canal A, ensayo 1; i:
corriente Canal C, ensayo 1.Visualice la Tabla de valores de R en función de t y obtenga
(usando el botón :
o
Valor medio de R:…………
o
Desviación Standard de R:…………..

De la tabla de valores y usando la calculadora determine R =
+
[]
2.- ESTUDIO DE LA PEQUEÑA LAMPARA DE 3 VOLT
Remplazar, en el circuito, el resistor de 10 ohm por la lámpara y repetir la toma de datos,
Al dar inicio a la toma de datos, pulsando el botón Inicio, aparece en pantalla el ploteo de los puntos
de V en función de i. Del grafico de V en función de i, responda las siguientes preguntas

La relación entre V e i, es lineal (Si/No) :

Entre que valores de Voltajes, aplicados a lámpara, se puede considerar aproximadamente
constante su resistencia R:
entre
[V] .
 Utilizando un ajuste proporcional calcule, por mínimos cuadrados, para dicho rango de
voltajes:

La constante de proporcionalidad:.............

Desviación Standard de la constante de proporcionalidad:.............

Del grafico V v/s i, determine la Resistencia R, con su error, en dicho rango, con su error,
R=

+
[
Como R = V/i, utilizando la calculadora, al pulsar el botón Calcular
Defina R = V/i , definiendo las variables V e i con los datos disponibles: V: voltaje canal A,
ensayo 2, i: corriente Canal C, ensayo 2.De la tabla de valores de R, para la totalidad de los
datos. Grafique R en función de V para el ensayo 2 responda a lo siguiente:
 La curva es par o impar?:
.
.
 Al cambiar la polaridad del voltaje, cambia el sentido de la corriente (Si/No):
 A manera de ejercitación, aplique un ajuste cuadrático, en un rango de valores
adecuado y elegido por Ud. y determine la relación entre R y V
R = A V2 + B V + C
2
En que A = …........+..........[/V ];B = .............+............[/V];.C = .................+.............. [;
3.- ESTUDIO DEL DIODO 1N-4007
Remplazar, en el circuito, la lámpara por el Diodo 1N-4007 y repetir la toma de datos. Al dar inicio a
la toma de datos, pulsando el botón Inicio, aparece en pantalla el ploteo de los puntos de V en
función de i. Del grafico de V en función de i, responda las siguientes preguntas:
 La relación entre V e i, es lineal (Si/No):
.

Entre que valores de Voltajes, se puede considerar que la corriente es nula:

Para valores negativos del voltaje el diodo conduce corriente (Si/No):
[v]
.
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