Laboratorio 4: Ley de Ohm, Resistencia y Resistividad * Diego Fernando, Quintero Paniagua, 201503596 1, ** and Brian Alexander , Palma Sandoval , 201504061 1, *** 1
Facultad acultad de Ingeniería, Ingeniería, Departament Departamento o de Física, Física, Universida Universidad d de San Carlos, Carlos, Edificio Edificio T1, Ciudad Universita Universitaria, ria, Zona 12, Guatemala.
En la practica numero cuatro se armó un circuito por el método voltímetro-amperímetro de conexión corta, conectando la fuente de poder al reóstato (aparato que regula la resistencia), se midió en diferentes puntos y diferentes distancias de un alambre conductor la corriente y el voltaje para poder encontrar el valor de la resistencia. Con el valor de la resistencia y las longitudes utilizadas se utilizo un modelo lineal el cual indico de que estaba hecho el material. I.
OBJETI OBJETIV VOS
A. Gene Genera rale less •
R = ρ
Determinar la resistividad de un alambre conductor. B. Espec Específi ífico coss
* Determinar el material del alambre. II.
MARC MARCO O TE TEÓRI ÓRICO CO
(2)
Donde ρ es la resistividad del material cuyas dimensionales vienen dadas en [Ω ∗ m ], la cual es una propiedad única para cada material y determina que tan conductor o aislante es el material, A es el área transversal del alambre y L es la longitud del alambre, al inverso de esta cantidad se le suele llamar conductividad
* Demostrar a partir de la ley de Ohm, la resistencia del alambre conductor. * Demo Demostr strar ar que la resist resistivi ividad dad y resist resistenc encia ia del alambre conductor es inversamente proporcional al flujo de corriente eléctrica.
L A
J =
1 ρ
(3)
analizando la ecuación anterior es evidente que si la resistividad de un material es muy grande la conductividad será muy pequeña eso quiere decir que se trata de un material aislante, mientras que si la resistividad es muy pequeña la conductividad será muy alta por lo que se trata de un material conductor.
El paso de electrones a través de un material conductor no se encuentra libre de obstáculos, realizándose choques inelás inelástic ticos os con otras otras partíc partícula ulass atómic atómicas, as, habien habiendo do pérdida de energía. Tal pérdida de energía por unidad de carga se conoce como una caída de potencial a través del material, y depende de cada material. El físico alemán George George Ohm descubrió descubrió experimen experimentalm talment entee que existe existe una relación entre la corriente en el material y la caída de potencial. La ley de Ohm establece que la corriente I en un material conductor es proporcional a la diferencia de potencial ∆V aplicada aplicada en sus extremos; la constante de proporcionalidad se denomina resistencia, R del material, o sea: ∆V = I R
(1)
Donde la resistencia de un alambre se puede determinar mediante: III. * ** ***
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DISEÑO DISEÑO EXPERIME EXPERIMENT NTAL AL
Se armo el circuito mostrado para poder realizar la práctica, conectando el reóstato para crear un divisor de
2 IV.
voltaje y poder empezar desde cero por lo tanto el voltaje de la fuente permanecerá fijo, luego se movió la perilla del reóstato para hacer variar el voltaje. Posteriormente se seleccionó un voltaje por medio del reóstato, y se procedió a medir el voltaje con un multimetro y la corriente que pasa por el alambre con otro para las siguientes longitudes: 40, 50, 60, 70, 80, 90 y 100 cm. y se anotaron los datos en las tablas asignadas.
A.
RESULTADOS
Materiales
* Alambre conductor, sobre una regla graduada de un metro. * Dos multimetros * 4 alambres de conexión: 2 (banana-lagarto,negrorojo) y 2 (lagarto-lagarto).
Cuadro I: Resistividad Pendiente Área (m2 ) Resistividad(Ω.m)
* Una fuente de alimentación DC 33032
0.921± 0.721
1.96E-07
1.80E-07± 0.172
* Un reóstato o resistencia variable. V. B.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Magnitudes físicas a medir
* Medición de Corriente A * Medición de Voltaje V
C.
Procedimiento
* Armar el circuito como se muestra en la figura * Como la fuente no empieza desde cero volt,se utiliza un reóstato para crear un divisor de voltaje y poder empezar desde cero, por lo tanto el voltaje de la fuente permanecerá fijo y se moverá la perilla del reóstato para hacer variar el voltaje. * Seleccionar un voltaje por medio del reóstato, y proceder a medir el voltaje y la corriente que pasa por el alambre para las siguientes longitudes: 33, 66, 99, 70 cm. * Anotar sus datos en una tabla.
Mediante el uso de la relación que proporciona ohm se encontró la resistencia del alambre que se indica como la pendiente a una función lineal. La gráfica cuatro proporciono la pendiente para encontrar la resistividad del material. En base al cuadro propuesto en el marco teórico se comprobó que el alambre en forma teórica es acero sin embargo debido a las pocas corridas que se hicieron y al elevado error que existe en cada una de las mediciones se considera que el alambre esta hecho de una aleación de varios metales en los que se encuentra el cobre y el aluminio. Asimismo se comprobó que el material es muy buen conductor debido a la poca resistividad que ofrece al paso de la corriente. VI.
ANEXOS
Cuadro II: Análisis Fit 1 Voltaje (V) Corriente (A) 0,20± 0.022 0,19± 0.023 0,18± 0.022 0,17± 0.022 0,16± 0.021
0,52± 0.016 0,50± 0.015 0,48± 0.014 0,47± 0.014 0,44± 0.013
3 Cuadro III: Análisis Fit 2 Voltaje (V) Corriente (A) 0,32± 0,31± 0,30± 0,29± 0,27±
0.024 0.024 0.024 0.023 0.023
0,48± 0.014 0,47± 0.014 0,46± 0.014 0,44± 0.013 0,41± 0.012
Cuadro IV: Análisis Fit 3 Voltaje (V) Corriente (A) 0,44± 0,41± 0,38± 0,36± 0,33±
0.025 0.025 0.025 0.024 0.024
0,43± 0.013 0,40± 0.012 0,37± 0.011 0,36± 0.011 0,33± 0.010
Cuadro V: Análisis Resistividad No ResistenciaΩ Longitud (m) 1 0,514± 0.356 2 0,687± 0.421 3 1.113± 0.320
0,33 0,63 0,99 VII.
CONCLUSIONES
1. Mediante el uso de Qtiplot se demostró que la resistencia de un material esta dado por la ley de ohm al encontrar la pendiente de dicha recta.
2. Se comprobó que el material esta hecho de acero de forma teórica sin embargo se considera que es una aleación de varios metales.
3. Se encontró que al ser un material conductor la corriente puede moverse libremente por todo el alambre así mismo este material ofrece muy poca resistividad.
4
[1] Young,Hugh D y Freedman,Roger a. (Treceava Edición). (2013). Física Universitaria Volumen 2 . México: Grupo Editorial Pearson. [2] Serway A.Raymond (Séptima Edición). (2008). Física para ciencias e ingeniería volumen 2 . México: Grupo Editorial Cengage Learning.
[3] AnonimoResistividad [En linea][10 de octubre de 2016]. Disponible en: [4]
http://didactica.fisica.uson.mx/tablas/ resistividad.htm Reckdahl, K. (Versión [3.0.1]). (2006). Using Imported Graphics in LATEX and pdfLATEX .