5. Ley de Ohm

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL
Instituto de Ciencias FISICAS
Informe: LEY DE OHM
OBJETIVOS
a) Comprobar la ley de Ohm y determinar la curva V – I para los resistores
óhmicos.
b) Utilizar el código de colores para la obtención del valor de una
resistencia.
RESUMEN:
En esta práctica se comprobó experimentalmente la ley de Ohm.
Se usó el código de colores de resistencias para determinar el valor del resistor.
Observamos cómo funcionan los resistores en un circuito al estar conectados en
serie y en paralelo.
Además aplicando el puente de Wheatstone podremos determinar el valor de
una resistencia desconocida, a partir de una resistencia patrón y un alambre
conductor de longitud, sección transversal y resistividad determinadas.
Realizando mediciones de longitud cuando la corriente a través del puente era
cero, se calculó la resistencia desconocida en función de la resistencia patrón y
las longitudes del alambre.
En otro método, se realizaron mediciones de corriente y voltaje en una
conexión serie de un resistor desconocido y un amperímetro. Estos datos se
emplearon para realizar una gráfica V vs I, en donde el valor de la resistencia
desconocida estaba dada por la pendiente de la recta de dicha gráfica.
ABSTRACT
This practice proved experimentally Ohm's law.
We used the color code to determine the resistance value of the resistor.
We observe how the resistors in a circuit when connected in series and in parallel.
Additionally applying the Wheatstone bridge can determine the value of an unknown
resistance, resistance from a conductive pattern and a wire length, cross section and
specific resistivity. Making measurements of length when the current through the
bridge was zero, the resistance was calculated based on the unknown pattern and the
resistance wire lengths.
In another method, were measured current and voltage in a series connection of a
resistor and an ammeter unknown. These data were used to perform a graph V vs. I
wherein the unknown resistance value was given by the slope of the line of said graph.
INTRODUCCIÓN
Corriente eléctrica
Siempre que se desplazan cargas del mismo signo, se dice que existe una corriente.
Con objeto de definir la corriente con más precisión, supóngase que las cargas se
desplazan en sentido perpendicular a una superficie de área A. La corriente es la razón
a la que la carga fluye a través de esta superficie. Si Δ es la cantidad de carga que pasa
a través de ésta área en un intervalo de tiempo Δ , la corriente, , es igual al cociente de
la carga entre el intervalo de tiempo:
Formula 1.
La unidad del SI de corriente es el ampere (A):
Así pues, 1 A de corriente equivale a 1 C de carga que pasa a través del área de sección
transversal en un intervalo de tiempo de 1 s.
Cuando fluyen cargas a través de una superficie, pueden ser positivas, negativas o
ambas cosas. Por convención, se asigna a la corriente la misma dirección que tiene el
flujo de carga positiva.
La corriente convencional siempre va de un potencial alto a un potencial bajo.
Resistencia y Ley de Ohm
Cuando se aplica un voltaje (diferencia de potencial) entre los extremos de un
conductor metálico, se encuentra que la corriente en el conductor es proporcional al
voltaje aplicado; es decir, I∝ ΔV. Si la proporcionalidad es exacta, podemos escribir
ΔV=IR , donde la constante de proporcionalidad R recibe el nombre de resistencia del
conductor. De hecho, definimos esta resistencia como la razón del voltaje entre los
extremos del conductor a la corriente que el mismo transporta:
Formula 2.
La resistencia tiene unidades SI de volts por ampere, llamados ohms (Ω). Por tanto si
una diferencia de potencial de 1 V entre los extremos de un conductor produce una
corriente de 1 A, la resistencia del conductor es de 1 Ω.
Un resistor es un conductor que proporciona una resistencia específica en un circuito
eléctrico. El símbolo de resistor en los diagramas de circuitos es una línea en zigzag.
Ilustración 1. Resistencias
Código de colores de resistencias
La mayor parte de los resistores lineales, es decir aquellos que se someten a la
ley de Ohm, normalmente se codifican con colores para dar el valor de su
resistencia en ohmios.
Ilustración 2. Código de colores de resistencias
EQUIPOS Y MATERIALES

Fuente regulable de voltaje DC

Voltímetro

Amperímetro

Interruptor

Resistores

Cables de Conexión

Puente de Wheatstone
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
a) Verificación de la Ley de Ohm
Figura 1: circuito 1
Armar el circuito de la figura 1. Luego ajuste por lo menos 5 valores diferentes de
voltaje de la fuente y mida en cada paso el voltaje y la corriente en el resistor R.
Registre sus datos en la hoja de informes de esta práctica.
Luego proceda a graficar los datos obtenidos en una curva voltaje (V) vs. Corriente (I).
La pendiente de la recta representa el valor de la resistencia utilizada en el circuito.
Ilustración 3. Circuito1 armado
b) Puente de Wheatstone
Figura 2: circuito 2
Para determinar Rx por el método de Wheatstone, arme el circuito de la figura 2, ya
que R=ρ(L/A) y observando que el alambre es de sección (A) constante, se tiene que R
es proporcional a la longitud del alambre, entonces se puede establecer que la relación
R1/R2 es equivalente a la relación L1/L2 y así la expresión matemática es la siguiente:
𝑹𝒙 =
𝑅𝑝 𝑅1
𝐿2
≡
𝐑𝐱 =
𝑹𝒑𝑳𝟏
Formula 3.
𝑳𝟐
Ilustración 4. Circuito2 armado
DATOS Y RESULTADOS
a) Verificación de la Ley de Ohm
a1) Anote en la siguiente tabla los resultados obtenidos al utilizar la ley de Ohm.
Voltaje(V)
4
5
6
7
8
9
10
Intensidad de corriente(mA)
30 x10−4
38 x10−4
45 x10−4
52 x10−4
59 x10−4
67x10−4
74 x10−4
Intensidad de corriente(A)
( 3.0±0.1 )x10−2
( 3.8±0.1 )x10−2
( 4.5±0.1 )x10−2
( 5.2±0.1 )x10−2
( 5.9±0.1 )x10−2
( 6.7±0.1 )x10−2
( 7.4±0.1 )x10−2
a2) Grafique los datos obtenidos en una curva voltaje vs Corriente
Gráfica1:
12
y
VOLTAJE (V) VS CORRIENTE (I)
10
P2
Voltaje (V)
8
6
P1
4
2
0
0
1
2
3
Corriente(A)
4
5
6
7
8
x
*10−2
Sean P1(4.2 , 5.6) y P2(6.2 , 8.4), procedo a hallar la pendiente de la gráfica.
m = Rx=
𝑚=
8.4−5.6
(6.2−4.2)∗10−2
2.8
= 2∗10−2 = 140.0 Ω
𝑎
𝑏
𝜕𝑚 =
𝜕𝑎 ∗ 𝑏 + 𝜕𝑏 ∗ 𝑎
𝑏2
𝜕𝑎 = 𝜕𝑦2 + 𝜕𝑦2 = 0.01 + 0.01 = 0.02
𝜕𝑏 = 𝜕𝑥2 + 𝜕𝑥2 = (0.01 + 0.01) ∗ 10−2 = 0.02 ∗ 10−2
(0.02)(2 ∗ 10−2 ) + (0.02 ∗ 10−2 )(2.8)
𝜕𝑚 =
(2 ∗ 10−2 )2
𝜕𝑚 = 𝟐. 𝟒
m = Rx = (140.0 ± 2.4) Ω
%Error =
[ Teo –exp ]
% Error =
𝑇𝑒𝑜
[ 150 –140]
150
𝑥 100
𝑥 100
% Error = 6.7 %
b) Puente de Wheatstone
Rp = (150.0 ± 5%) Ω
L1 = (586.0 ± 0.1) mm
L2 = (414.0 ± 0.1) mm
𝑹𝒙 =
𝑹𝒙 =
𝑅𝑝 𝐿1
𝐿2
𝑅
𝐿
𝜕𝑅𝑋 = |𝐿1 | 𝜕𝑅𝑝 + | 𝐿𝑝 | 𝜕𝐿1 + |−
2
(150.0)(586)
414
𝑹𝒙 = 𝟐𝟏𝟐. 𝟑 𝛀
586
𝑅𝑝 ∗𝐿1
𝐿2 2
2
150
150∗586
𝜕𝑅𝑋 = |414| 7.5 + |414| 0.1 + |
𝝏𝑹𝑿 = 𝟏𝟎. 𝟕
𝑹𝑿 = ( 𝟐𝟏𝟐. 𝟑 ± 𝟏𝟎. 𝟕)𝛀
| 𝜕𝐿2
4142
| 0.1
%Error =
[ Teo –exp ]
% Error =
𝑥 100
𝑇𝑒𝑜
[ 220 –212.3]
220
𝑥 100
% Error = 3.5 %
DISCUSIÓN
En si la practica no tuvo mayores inconvenientes , fue realizada con éxito y
los valores fueron los mas esperados.
En la primera parte de la practica medimos la intensidad de corriente para
distintos voltajes donde aquellos datos nos sirvió para construir el grafico
V vs I donde su respectiva pendiente es el valor de la resistencia
desconocida, cuyo valor es de 140Ω , el valor teórico de esta resistencia es
de 150Ω, valor que nos asegura que existe un error cuyo porcentaje es de
6.7%.
La segunda parte de la práctica calculamos el valor de la misma resistencia
usando otro método que es el denominado Puente de Wheatstone, donde
aquel valor resulto ser 212.3 Ω, comparándolo con su valor teórico de
220Ω , presenta un 3.5% de error.
ANALISIS
a) ¿Cuál es el porcentaje de error entre el valor de R obtenido en la parte a en
este experimento y su valor teorico ?
% Error =
[ 150 –140]
150
𝑥 100 = 6.7 %
b) ¿Cuál es la resistencia de un resistor cuyos colores son café, negro, rojo,
oro?
(10x102±5%) = 1k Ω±5%
c) De acuerdo al código, ¿Cuáles son los colores de una resistencia de 350Ω?
Naranja, verde, café
CONCLUSIONES
 Se comprobó la ley de Ohm experimentalmente la cual dice que La
diferencia de potencial aplicada a los extremos de un conductor es
directamente proporcional a la corriente que pasa a través de él.
 Al determinar la curva V vs I para los resistores óhmicos, se obtuvo
una recta con pendiente positiva, entonces V es proporcional a I, y
R es el valor de dicha pendiente.
 También se comprobó por el método de Wheatstone que R=p(L/A)
y por tanto que R1/R2 es equivalente a L1/L2
 Se utilizó el código de colores para la obtención del valor de una
resistencia (Rx teórico), la cual nos dio 150Ω±5%
 Se obtuvo el valor de la resistencia mediante la pendiente del
grafico V vs I dando como resultado Rx =(140.0±2.4)Ω y al comparar
con el Rx teórico nos dio un porcentaje de error de 6.7%, el cual me
indica que el experimento se realizo con éxito.
 Se calculó el valor de la resistencia por el método del puente de
Wheatstone obteniendo como resultado RX=(212.3±10.7)Ω, y
comparando con el Rx teórico nos dio un error porcentual de 3.5%,
el cual me indica también que el experimento fue realizado con
éxito.
RECOMENDACIONES
Se requiere tener bien hechas las conexiones antes de encender los equipos.
Tener cuidado con el trato de los equipos y materiales.
BIBLIOGRAFIA
Guía de Laboratorio de Física C. ICF - ESPOL. Revisión IV
SERWAY, Raymond. Física, Edic. 5, Pearson Educación, México, 2001.
SERWAY, Raymond A, Física, vol II. Edit. McGraw-Hill, tercera edición revisada, 1993.