LAB 6 Ley de OHM

GUÍA Nº 6
LEY DE OHM, DIODOS, AMPOLLETAS
1.- Introducción
La ley de Ohm afirma que la intensidad de corriente I que fluye por un conductor es
directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada ∆ V e inversamente
a la resistencia eléctrica R que opone el material del que está hecho el conductor.
Esto se expresa matemáticamente de la siguiente forma:
I = ∆ V /R
La resistencia eléctrica de un conductor depende de tres factores que quedan
recogidos en la ecuación que sigue:
l
S
ρ = resistividad
R=ρ
l = longitud
S = Superficie
La resistividad depende de las características del material del que está hecho el
conductor.
Cuando la relación entre el voltaje aplicado y la intensidad de
corriente es lineal se dice que el material es ohmico. La curva característica voltajeintensidad de corriente (V- I) es una línea recta y la pendiente de esta línea nos
proporciona la resistencia del material.
R=
∆V
∆I
Existen materiales que no obedecen a la Ley de Ohm, es decir, la curva
característica voltaje – Intensidad de corriente (V _I) no es lineal, luego se dice que
el material es no ohmico.
Asignatura: Física Electromagnetismo
Área Ciencias Básicas
Responsables: Patricio Pacheco H./Jacqueline
Alea P.
Fecha actualización: Otoño 2009
El Diodo de Unión
En las Figuras se muestran el diodo de unión en su configuración real y su símbolo
eléctrico. El lado p del diodo se conoce como ánodo y el lado N como cátodo.
El diodo: símbolo esquemático
El diodo: configuración real
Al analizarlos de forma gráfica, se calcula su recta de carga.
Si de la ecuación de la malla, despejamos la intensidad tenemos la ecuación de una
recta, que en forma de gráfica sería:
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A esa recta se le llama "recta de carga" y tiene una pendiente negativa.
El punto de corte de la recta de carga con la exponencial es la solución, el punto Q,
también llamado "punto de trabajo" o "punto de funcionamiento". Este punto Q se
controla variando VS y RS.
Al punto de corte con el eje X se le llama "Corte" y al punto de corte con el eje Y se
le llama "Saturación".
Relación entre la corriente y el voltaje en un diodo
Existe una relación exponencial entre la corriente del diodo y el potencial aplicado.
La relación se describe por medio de la ecuación :
q VD
n KT
0
D

i = I e


− 1

Los términos de la ecuación precedente se definen como sigue:
ID = corriente en el diodo
VD = diferencia de potencial a través del diodo
I0 = corriente de fuga
q = carga del electrón: 1.6 x 10-19 coulombs Una lámpara incandescente,
llamada también lamparita, bombilla, ampolleta o foco, es un dispositivo que
produce luz mediante el calentamiento por efecto Joule de un filamento metálico,
hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica. En la
actualidad, técnicamente son muy ineficientes ya que el 90% de la electricidad que
utilizan la transforman en calor.
k = constante de Boltzman 1.38 x 10-23 J/ k
T = temperatura absoluta en grados kelvin
n = constante empírica entre 1 y 2
La ecuación se puede simplificar definiendo
Esto da
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Si se opera a temperatura ambiente (25ªC) y solo en la región de polarización en
directo, entonces predomina el primer termino en el paréntesis y la corriente está
dada aproximadamente por
La corriente desaturación inversa, I0, es función de la pureza del material, de la
combinación y de la geometría del diodo. La constante empírica, n, es un número
propiedad de la construcción del diodo y puede variar de acuerdo con los niveles de
tensión y de corriente.
La ampolleta
Una lámpara incandescente, llamada también lamparita, bombilla, ampolleta o foco,
es un dispositivo que produce luz mediante el calentamiento por efecto Joule de un
filamento metálico, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente
eléctrica. En la actualidad, técnicamente son muy ineficientes ya que el 90% de la
electricidad que utilizan la transforman en calor.
Al instalar en un circuito una ampolleta se obtiene como grafica típica de Voltaje
versus Corriente:
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Con el uso de instrumentos de medición eléctrica tales como
Voltímetro
Amperímetro y equipos como fuente de poder el estudiante caracteriza y compara
los modelos matemáticos y las gráficas de comportamiento de circuitos eléctricos
que contienen resistencia, diodos y ampolleta.
2.- Aprendizajes Esperados
a) De acuerdo al programa de estudios
2.1.- Criterios de Evaluación
a) Identificar y diferenciar el comportamiento de circuitos según los
elementos que los constituyen
3.-Materiales
a) Resistencias (50, 100, 250 Ohm).
b) Un diodo.
c) Una ampolleta pequeña (del tipo de una linterna).
d) Fuente de poder (0 a 24 Volt).
e) Cables de conexión (caimán - caimán, caimán - punta, punta - punta)
f) Voltímetro, Amperímetro y Ohmetro
g) Interruptor
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4.- Actividades
4.1.- Procedimiento
a) Construya los circuitos que a continuación se señalan.
I. Circuito con resistencia
II. Circuito con diodo
VE
A
p
n
III. Circuito con ampolleta
VE
A
4.2.- Cálculo y Resultados
a) Para cada caso construya tablas de datos con diferentes potenciales
eléctricos y mida las corrientes eléctricas.
b) Construya gráficos de Corriente Eléctrica (eje horizontal) versus Potencial
Eléctrico (eje vertical) para los Circuitos I y III.
c) Para la Circuito II coloque Corriente eléctrica (eje vertical) y Potencial
eléctrico (eje horizontal)
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d) En Circuito I compare la resistencia nominal con la medida por el
ohmetro y con la obtenida de la pendiente del gráfico I. Discuta los
resultados.
e) En Circuito II, ¿cómo es el gráfico para el diodo? Compárelo con los gráficos
anteriores.
f) En Circuito III calcule la pendiente de la curva en una región cercana a cero
[A]
(resistencia en frío) y en otra región al valor máximo de la intensidad
de corriente (resistencia en caliente). ¿Qué diferencia hay entre estas
resistencias? Analice.
g) Enuncie sus conclusiones y fundaméntelas
Unidades MKS (SI): [ Λ ] = [V] / [Ω ]
5.- Bibliografía
1. R. Serway, Vol. II , Física, Editorial Mc Graw – Hill, 2005
2. Tipler,.Fisica, Editorial McGraw - Hill, 1999
3. Sears y Zemansky, Fisica General, Editorial Aguilar S.A. , España, 1980
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