INSTITUTO DE ENSEÑANZA SUPERIOR SIMÓN BOLÍVAR
· PROFESORADO: Física de 3 año.
· CÁTEDRA: Trabajo Experimental de las Ciencias Naturales
· PRACTICA DE LABORATORIO Nº CINCO
Ø Montar circuitos serie-paralelo
Ø Comprobar la Ley de Ohm
· PROFESOR: Diego Alejandro Menoyo
· INTEGRANTES:
ü Salazar, Daniel
ü Stocco, Bruno
ü Urzagaste, Pedro
RESUMEN:
En el siguiente práctico de laboratorio abordamos el tema de conexiones y mediciones de resistencias en circuitos serie-paralelo de diferencia de potencial continua. Para la realización del mismo se requiere manejo de instrumentos de medición como el multimetro .Y finalmente procedemos a la comprobación de linealidad de la ley de ohm.
INTRODUCCIÓN:
Esta experiencia de laboratorio se realiza para afianzar los conocimientos teóricos de electricidad adquiridos en la asignatura fenómenos electromagnéticos. Donde realizaremos conexiones de resistencias para circuitos en serie y paralelo y para tal fin usaremos luces incandescentes y fuente de alimentación de DC, calcularemos el valor equivalente de las resistencias en los mencionados circuitos. Manipulación de instrumentos de mediciones de corriente para visualizar el consumo de un circuito y el de lo demás dispositivos del circuito. Calcularemos la diferencia de potencial en las fuentes de alimentación, como así también las caídas de tensión en los componentes de los circuitos y finalmente como óhmetros con un multimetro, donde seleccionaremos las funciones indicadas anteriormente.
OBJETIVOS:
Ø Comprobar experimentalmente la Ley de Ohm
Ø Manipular los instrumentos del laboratorio
Ø Realizar mediciones con el instrumental requerido
MARCO TEORICO
Resistores en serie y en paralelo
Cuando dos o más resistores están interconectados como los de la figura 1, se dice que están en una combinación en serie. En una conexión en serie, si una cantidad de carga Q sale de un resistor R 1, deberá también entrar en el segundo resistor R 2. De otra forma, la carga se acumularía en el alambre entre los resistores. Por lo tanto, en un intervalo determinado de tiempo, la misma cantidad de carga pasa a través de ambos resistores.
I =I 1= I 2
I es la corriente de la batería
I 1 es la corriente en el resistor R1
I 2 es la corriente en el resistor R 2
La diferencia de potencial entre las terminales de la batería también está aplicada a la resistencia equivalente Req, donde la resistencia equivalente tiene el mismo efecto en el circuito que en la combinación en serie porque resulta de la misma corriente I en la batería.
La resistencia equivalente de tres o más resistores conectados en serie es
Req= R1+ R2+R3+…………… Rn
Considere ahora dos resistores conectados en una combinación en paralelo, como se muestra en la figura 3 Observe que ambos resistores están conectados directamente a través de las terminales de la batería. Por lo tanto, las diferencias de potencial a través de los resistores son las mismas:
∆V= ∆V1=∆V2
∆V es el voltaje entre las terminales de la batería.
Cuando las cargas llegan al punto a en la figura 3, se dividen en dos; una parte pasa a través de R1 y el resto a través de R2. Una unión es cualquier punto en un circuito donde una corriente puede dividirse. Esta división resulta en menos corriente en cada resistor de la que sale de la batería. Debido a que la carga eléctrica se conserva, la corriente I que entra al punto a debe ser igual a la corriente total que sale del mismo:
I =I 1+ I 2
I 1 es la corriente en R1
I 2 es la corriente en R 2.
La corriente en la resistencia equivalente Req en la figura 3 es
I = ∆V / Req
Figura 3
Donde la resistencia equivalente tiene el mismo efecto en el circuito que las dos resistencias en paralelo; es decir, la resistencia equivalente consumirá la misma corriente i de la batería
1 / Req = 1 / R1 + 1 / R2 + ……………………1 / Rn
EQUIPO Y MATERIALES
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Ítem |
Materiales |
Precisión |
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1 |
Fuente Alimentación Continua Regulable |
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2 |
Multimetro Digital |
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3 |
Soporte para los componentes |
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4 |
Lámparas Incandescentes |
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5 |
Batería 9 Vcc |
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6 |
Cables Unipolares con fichas |
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PROCEDIMIENTOS
En primera instancia procedemos a agrupar todos los componentes que utilizaremos, tales como lámparas incandescentes, cables de interconexión con sus respectivas fichas de adaptación, base de montajes para los dispositivos eléctricos y el instrumento para las mediciones que realizaremos.
Como segundo paso procedemos a verificar el estado de todos los componentes que conforman el circuito. Para ello utilizamos el multimetro con la función de óhmetro y en voltímetro para la medición de la diferencia de potencial que nos suministra la fuente de alimentación continua.
Para la etapa de conexión serie de las resistencias utilizamos el voltímetro para medir la diferencia de potencial en cada resistencia que tiene el circuito, para tal fin posicionamos la punta del instrumento una antes y la otra después de cada resistencia, es una conexión en paralelo del voltímetro con la resistencia. Para la medición de la corriente del circuito se procede a conectar en serie el amperímetro, para tal ejecución se debe abrir el circuito.
En la etapa de conexión en paralelo de las resistencias, para la medición de la diferencia de potencial ,la conexión del voltímetro es en paralelo con la resistencia, en este caso todos los dispositivos conectados tendrán el mismo valor de lo que suministra la fuente de alimentación y para montar el amperímetro, que es en serie, si necesitamos la medición del consumo total del circuito lo instalamos antes del nudo y para medir el consumo de cada resistencia el montaje es en serie en cada ramificación del circuito.
Para la comprobación de la ley de Ohm se realizaron mediciones de corrientes y tensiones en tres circuitos distintos. Para esto utilizamos multímetro, fuente de corriente continua, resistores (lámparas).El procedimiento consiste en realizar mediciones de corriente y caída de tensión en la primera resistencia, estas operaciones se reiteran cada vez que se agrega una resistencia al circuito
PROCESAMIENTO DATOS EXPERIMENTALES
Actividad Nº 1
Conexionado en serie de resistencias
Para realizar la medición de la resistencia en la lámpara en frio, se procede a seleccionar el modo de óhmetro en el multimetro.
Medición: 4 Ohm
Parámetros de la lámpara:
Potencia: 4 Watts Tensión: 12 Volt
Por la ley de ohm P = V² / R
V= 12 Volt P= 4 Watts
R= = V² / P = 12² V / 4W = 36 Ω
Realizada la conexión en serie medimos la diferencia de potencial (ddp) en el circuito completo
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Tensión Fuente |
Tensión Primer Lámpara |
Corriente Primer Lámpara |
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8,99 volt |
5,45 Volt |
142,1 mA |
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Tensión Segunda Lámpara |
Corriente Segunda Lámpara |
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3,52 Volt |
142,1 mA |
Actividad Nº 2
Conexionado en paralelo de resistencias
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Tensión Fuente |
Tensión Primer Lámpara |
Corriente Primer Lámpara |
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14,38 Volt |
10,52 Volt |
0,20 A |
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Tensión Segunda Lámpara |
Corriente Segunda Lámpara |
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10,52 Volt |
0,25 A |
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Corriente Total Lámparas |
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0,46 A |
Actividad Nº 3
Comprobación de la ley de ohm
Cuando aumentamos el voltaje aplicado (incrementamos la diferencia de potencial) en los bornes de entrada de un circuito, estamos incrementando la intensidad de la circulación de corriente. Por analogía, es como si aumentáramos la presión de una bomba de agua, lo que provocaría un aumento en el caudal de agua por la cañería.
Por otro lado, en lo que respecta al comportamiento del circuito, sólo los componentes que responden en forma lineal, o sea, aquellos en los que la corriente se incrementa proporcionalmente al aumento de tensión, son los que responden a la ley de Ohm (linealidad).
Esta ley es experimental y por lo general en la práctica sólo se cumple en determinados rangos de tensión y corriente.
Por lo visto hasta aquí, podemos diferenciar o clasificar a aquellos materiales o dispositivos que mantienen un valor de resistencia eléctrica constante en un amplio rango de valores de tensión y corriente, los cuales se denominan materiales óhmicos y por el contrario, los que varía su resistencia son materiales no óhmicos.
I = V / R
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Lámparas |
Tensión / Corriente 1° Lámpara |
R = V / I |
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Una |
11,04 Volt / 0,26 A |
42,46 Ω |
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Dos |
4,45 Volt / 0,16 A |
27,81 Ω |
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Tres |
2,39 Volt / 0,10 A |
23,9 Ω |
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CONCLUSIONES
El siguiente practico experimental nos permitió consolidar los fundamentos teóricos de electricidad referidos a la asignatura .Pudimos visualizar y registrar los datos que obtuvimos con los instrumentos que se requiere para las mediciones.
Para toda actividad de laboratorio, se necesita un lugar físico, donde podamos manipular el instrumental, disponer de los componentes en perfectas condiciones para garantizar una mayor eficiencia en los resultados, como así también de contar con un stock de los materiales para su reposición en caso de perdidas o roturas .Y principalmente de tiempo para gestionar la utilización de este recurso tan importante para el aprendizaje de las ciencias naturales.
Bibliografías
· Física universitaria Serway
Software Crocodrile Clips V 3.5
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