Ley de OHM

Resistencia y resistividad. Longitud. Diámetro. Corriente. Laboratorio

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LEY DE OHM:

Apliquemos una diferencia de potencial variable entre los extremos de un alambre de cobre de un calibre y long. predeterminada. Para cada diferencia de potencial aplicada, se medirá la corriente i y haciendo una grafica de ella en función de V. La línea recta que resulta quiere decir que la resistencia de este conductor es la misma cualquiera que sea el voltaje aplicado para medir la resistencia. Este resultado importante, que es valido para los conductores metálicos se conoce como la ley de ohm. Suponemos que la temperatura del conductor es constante en todas las mediciones.

No todos los conductores obedecen a la ley de ohm, la figura 1, muestra la grafica V - i para un tubo al vacío tipo 2a3. La grafica no es recta y la resistencia de pende del voltaje usado para medir. Además, la corriente que pasa por este dispositivo es casi nula si se invierte la polaridad de la diferencia de potencial aplicada. Para conductores metálicos se invierte la diferencia de potencial, pero su magnitud no cambia.

La figura 2, muestra una curva típica V - i para otro aparato no ohmico, el termisor. Se trata de un semiconductor con un coeficiente de temperatura de resistividad  grande y negativo que varia considerablemente con la temperatura. Notamos que dos corrientes diferentes que pasen por el termisor pueden corresponderá a la misma diferencia de potencial entre sus extremos. Los termistores se usan a menudo para medir la velocidad de flujo de energía en haces de microondas haciendo llegar el haz de microondas al termistor para calentarlo. La elevación de temperatura relativamente grande en la resistencia, que sirve como medida de la potencia de la microonda. La electrónica moderna, y por consiguiente una buena parte del carácter de nuestra civilización tecnológica actual, depende de una manera fundamental del hecho de que muchos conductores, tales como los tubos al vació, los rectificadores de cristal, los termistores, no obedecen la ley de Ohm.

Se insiste que la relación V = Ir no es un enunciado de la ley de Ohm, un conductor obedece esta ley solamente en el caso de que la grafica V - i sea lineal, esto es, si R es independiente de V y de i. La relación R = V/i se conserva como la definición general de la resistencia de un conductor, sea que el conductor obedezca o no la ley deOhm.

RESISTENCIA Y RESISTIVIDAD

Si se aplica la misma diferencia de potencial entre los extremos de una barra de cobre y de una barra de madera se producen corrientes muy diferentes. La característica del conductor que interviene en un esta diferencia es su resistencia. Definimos la resistencia de un conductor (a menudo llamado una resistencia) entre dos puntos aplicando una diferencia de potencial V entre esos puntos, midiendo la corriente i y dividiendo:

R = V/i

Si V esta en volts e i en amperios, la resistencia R estará en ohms.

El flujo de carga a través de un conductor se compara a menudo con el flujo de agua a través de un tubo, el cual se produce debido a que hay una diferencia de presión entre los extremos del tubo, establecida, por ejemplo, con una bomba. Esta diferencia de presión se puede comparar con la diferencia de potencial establecida entre los extremos de una resistencia mediante una batería. El flujo de agua ) digamos m3/seg) se compara con la corriente (coul/seg o amp). La rapidez del flujo del agua para una diferencia de presión dada depende de la naturaleza del tubo. ¿Es largo o corto? ¿Es angosto o ancho? ¿Esta vacío o lleno de algo, por ejemplo, grava? Estas características del tubo son análogas a la resistencia de un conductor.

Los patrones primarios de resistencia que se conservan en el National Boureau of Standards de Washington, son carretes de alambre cuyas resistencias se han medido exactamente. Como la resistencia varia con la temperatura, cuando se usan esos patrones se colocan en un baño de aceite a una temperatura regulada. Se hacen de una aleación especial llamada manganina, para la cual el cambio de resistencia con la temperatura es muy pequeño. Se les da un cuidadoso recocido para eliminar esfuerzos, los cuales también afectan resistencia. Estas resistencias patrones primarias se usan principalmente par calibrar patrones secundarios para otros laboratorios.

INTRODUCCIÓN

El estudio de la ley de Ohm en base a la realización de mediciones tanto de la resistencia de cada elemento resistivo, como la corriente y la tensión, en varios alambres de constantan, la comprensión de la cantidad resistiva que puede tener un material, por medio de métodos de observación y medición (ambos empíricos), también se constatara por medio de los resultados obtenidos por medio de los datos experimentales, obtenidos en el laboratorio, la influencia que la long., diámetros cambio de corriente y resistividad en la resistencia del material, así como el estudio de los cambios de corriente proporcionados al material en las diversas longitudes tomadas, la influencia tomada en dicho material y la influencia del mismo en resistencia.

OBJETIVOS

La comprensión de los cambios que se producen o no en la resistencia del elemento.

Influencia o no de la variación de longitud y diámetro en la medición de resistividad.

Si los resultados, obtenidos en el laboratorio dependen del área y longitud de el material estudiado.

En base a las mediciones tanto de la resistencia de cada elemento resistivo, como la corriente y la tensión, en los dos alambres de constantan estudiados.

En base a que motivo nace el concepto de resistencia tanto en materiales conductores y materiales aislantes .

La modificación de la diferencia de potencial, y la variación de la intensidad y si ambas magnitudes permanecen directamente proporcionales o no.

DESARROLLO

La ley Ohm establece que la corriente “I” en un material conductor es proporcional a la diferencia de potencial “V” aplicada en sus extremos; la constante de proporcionalidad se denomina resistencia, R, del material, o sea:

V = RI

Por medio del comportamiento de los gráficos de tensión vrs corriente que la resistencia será la pendiente entre la tensión y la corriente la cual será constante debido a que el comportamiento del gráfico es lineal y tenemos entonces que:

R = V/I

Tenemos que la resistividad ρ  j si las secciones transversales son iguales la intensidad del campo electrico y la densidad de corrientes son constantantes, entonces E=V/L y j = I/A, tomando ρ = E/j ρ(V/L)/(I/A)

Pero V/I es la resistencia R, de manera que obtenemos:

R = ρ (L/A) aplicando esta formula comprobaremos si la resistencia depende de la long. Y del área de la sección transversal del alambre.

Obteniendo el error en cada alambre tenemos: ρ teorico de 49E-8

Alambre No.1

Diámetro=.4mm; long.=85 cm ;ρ52.9E-8;

error= (52.9E-8/49E-8)

error= 1.07%

Diámetro=.4mm; long.=60 cm ;ρ52.6E-8;

error= (52.6E-8/49 E-8)

error= 1.07%

Diámetro=.4mm; long.=50 cm ;ρ51.4E-8;

error= (51.4E-8/49 E-8)

error= 1.04%

Diámetro=.2mm; long.=65 cm ;ρ60.4E-8;

error= (60.4E-8/49 E-8)

error= 1.23%

Diámetro=.2mm; long.=60 cm ;ρ65.4E-8;

error= (65.4E-8/49 E-8)

error= 1.33%

Diámetro=.2mm; long.=50 cm ;ρ62.8E-8;

error= (62.8E-8/49 E-8)

error= 1.28%

CONCLUSIONES

  • La resistencia depende del área transversal y de la longitud del material a medir.

  • El interés en ver que tanto influye la temperatura como una fuente de energía no renovable en el sistema eléctrico en estudio.

  • La resistencia para cada elemento depende de la resistividad del mismo.

  • Cuando entre los extremos de un conductor se establece una diferencia de potencial V, aparece a través del mismo una corriente cuya intensidad I depende de las dimensiones del conductor, así como del material que lo constituye.

  • Si se modifica la diferencia de potencial, la intensidad varia también, pero de forma que ambas magnitudes permanecen directamente proporcionales, es decir, el cociente V/I se mantiene constante.

BIBLIOGRAFÍA

  • ENCICLOPEDIA TEMÁTICA OCÉANO, BARCELONA ESPAÑA

  • PHISICS, UNIVERSITY OF PITTSBURG

  • FISICA FUNDAMENTAL II DE ROBERT RESNICK

DESARROLLO

La ley Ohm establece que la corriente “I” en un material conductor es proporcional a la diferencia de potencial “V” aplicada en sus extremos; la constante de proporcionalidad se denomina resistencia, R, del material, o sea:

V = RI

Por medio del comportamiento de los gráficos de tensión vrs corriente que la resistencia será la pendiente entre la tensión y la corriente la cual será constante debido a que el comportamiento del gráfico es lineal y tenemos entonces que:

R = V/I

Tenemos que la resistividad ρ  j si las secciones transversales son iguales la intensidad del campo eléctrico y la densidad de corrientes son constantes, entonces E=V/L y j = I/A, tomando ρ = E/j ρ(V/L)/(I/A)

Pero V/I es la resistencia R, de manera que obtenemos:

R = ρ (L/A) aplicando esta formula comprobaremos si la resistencia depende de la long. Y del área de la sección transversal del alambre.