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Ley de Ohm: Resistencia, Resistividad y Materiales Óhmicos.

Endrik Peluffo 1.a, Lucas Valdivieso1.b, Mayra Chavez1.c, 1. Ing. Eléctronica, 1.b Ing. Electrónica, 1.c Ing. Industrial,

2. 2 Docente 24-03-2011

RESUMEN

Esta experiencia de laboratorio se fundamenta en la relación existente entre, resistencia, voltaje y corrientes contenidas todas estas en la llamada ley de ohm, durante esta práctica se trata de determinar el valor de la resistividad y de la conductividad de alambres conductores tipo óhmico para una determinada temperatura, con el fin de conocer las características de estos materiales y distinguirlo de un material no óhmico. Para esta práctica se usó el multímetro digital, fuente de DC, calibrador pie de rey entre otros instrumentos.

Palabras claves: corriente, material óhmico, resistividad, resistencia.

I.INTRODUCCIÓN

La ley de ohm expone que la densidad de corriente (La corriente por unidad de área,) es directamente proporcional al campo eléctrico E producido en un conductor cuando se conecta a una diferencia de potencial. Los materiales que se comportan de acuerdo a esta ley se llaman materiales óhmico, para estos materiales la resistencia eléctrica depende de varios factores, la temperatura es uno de ellos. Cuando la temperatura de un conductor cambia, también lo hace su resistencia, esta variación no se puede describir con

la ley de Ohm, por lo que los materiales que tienen este comportamiento se les llama no óhmicos. En esta experiencia de laboratorio se pretende profundizar y analizar experimentalmente las propiedades de los materiales óhmicos para diferenciarlos claramente de los materiales no óhmicos.

II. MARCO TEORICO

En los laboratorios realizados con anterioridad, se estudiaron conceptos como: diferenciade potencial, resistencia e intensidad eléctrica, estos conceptos están asociados ydefinidos por la Ley de Ohm, la cual establece una dependencia lineal entre el flujo decorriente y el voltaje obteniéndose el valor de resistencia en un determinado circuito,esta relación está dada por

R = V/I

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También es necesario conocer que existen relaciones entre el voltaje y la intensidad dondela resistencia puede ser óhmica o no óhmica dependiendo de lalinealidad o no linealidad que posea esta.Sus relaciones serian gráficamente como las que se detallan a continuación:

Materiales óhmicos Materiales NO óhmicos

Es decir, un conductor recibe la denominación de "óhmico" o lineal si la diferencia de potencial V ab entre sus extremos es directamente proporcional a la intensidad de la corriente I que circula por él.. y los m materiales cuya resistencia, obtenida con el cociente Vab/ I no es constante sino función de la intensidad i. son los materiales "no óhmicos".

El concepto de "resistencia eléctrica " se interpreta entonces como la medida de la dificultad que el conductor opone al paso de la corriente eléctrica.

La resistencia de un material óhmico no depende de la caída de potencial ni de la intensidad, sino del material como tal, su longitud, el área y uno de los factores más importantes: la temperatura. La resistencia varía con la temperatura de acuerdo a la siguiente ecuación.

R = R0[1 + α(T – T0)]

R0 y T0 son la resistencia y temperatura de referencia.

Para comprender completamente esta experiencia debemos definir un término muy importante: la resistividad, que es la que expresa la relación entre la resistencia de un conductor y su tamaño

III. MONTAJE

Parte A: figura 1. Montaje para calcular la resistividad

R=ρ LA

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Parte B: figura 2 montaje: características de materiales óhmicos

Parte C: figura 3 montaje 2(con una bombilla): características de materiales no óhmicos

IV. PROCEDIMIENTO

Esta práctica de laboratorio se desarrollo en tres partes. Parte A: Medida de la resistividad

Se monta un cable conductor en una regla para determinar la resistividad de este a cierta temperatura (Figura 1) y cierto diámetro con longitud variable.

Se registran los datos en una tabla que relaciones la resistencia de acuerdo a la longitud del alambre.

Parte B: Características de materiales óhmicos Hacer el montaje como la muestra la figura 2. Luego medir la resistencia del resistor. Se registran los datos en una tabla que relacione el voltaje que se debe aplicar a medida que

aumenta la corriente en el resistor. Parte C: Características de materiales No óhmicos

Se arma el montaje de la figura 2 pero para el caso de una bombilla de 60 W, como se muestra en la fig.3. y se mide la resistencia de diha bombilla

Se registran los datos en una tabla que relaciones la corriente adquirida a medida que se aumenta gradualmente el voltaje.

V. DATOS OBTENIDOSPara cada montaje, se obtuvieron los siguientes datos. Parte A: Medida de la resistividadMaterial 1: alambra resistivo de forma cilíndricaTemperatura:Diámetro: 0,01mmRadio:Longitud:

Relación entre longitud y resistencia:

Longitud (m) Resistencia (Ω)

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Tabla 1.Material 2 : alambra resistivo de forma cilíndricaTemperatura:Diámetro: 0,04Radio:Longitud:

Relación entre longitud y resistencia:

Longitud (m) Resistencia (Ω)

BombillaVoltaje (V) Corriente

(I)Escala de corriente (10mA)

5 130

500 Ma

10 16015 18020 20025 22030 24035 25040 28045 29050 30555 32060 34065 35070 35575 37080 38085 39090 40095 420

100 430

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Tabla 2

Parte B: Características de materiales óhmicosMaterial: Resistor de 500W/90mAResistencia del resistor: Relación entre el voltaje correspondiente a cada valor de corriente dada:

ResistorVoltaje (V)

Corriente (I) Escala de corriente

(10mA)

1,1 2

10 mA3 6

4,5 9

6,4 15

100 mA

10,5 20

13,1 25

15,7 30

17,7 35

20,4 40

22,6 45

25,7 50

27,9 55

30,9 60

33,6 65

36 70

38,6 75

Tabla 3. Parte C: Características de materiales No óhmicos

Material: Bombillo de 60W/110V,Resistencia inicial del bombillo: Relación entre la corriente correspondiente a cada valor del voltaje dado

Tabla 4 Resistencia final del bombillo:

VI. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El análisis de los resultados obtenidos se realizara de acuerdo a las fases en las que se desarrollo la práctica, así. Análisis parte A:

o Área del alambre 1:

A=π r2A=π (0,01mm )2A=π (1×10−5m)2A=×10−8m2

o Registro de la resistividad:

Material: Material 1 Área Transversal:

R (Ω) 0,36 0,51 0,66 0,75

6

6,158×10−8m2LA

(m−1)1.623.903,86 3.247.

807,73

4.871.711,595

6.495.615,46

ρ(mΩ) 2,21×10−7 1,57×10−71,35×10−71,15×10−7

Promedio de resistividad: 1,57×10−7(mΩ) Temperatura: 28 C

Tabla 5.

Comparando estos datos con los de la tabla 1 del anexo el material 1 está entre el plomo y el cobre.

o Grafica de Resistividad en función de longitud sobre área:

0.36 0.51 0.66 0.750.00

1,000,000.00

2,000,000.00

3,000,000.00

4,000,000.00

5,000,000.00

6,000,000.00

7,000,000.00

Series1

Grafica 1

Análisis parte B:

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Análisis de datos montaje 2

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0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10005

101520253035404550

f(x) = 0.508852260010243 xR² = 0.999716685139585

V vs I

RESITENCIA

Linear (RESITENCIA)

Linear (RESITENCIA)

Valor experimental del a resistencia De la forma grafica

R= 1m

= 1o .5089

=1.94

Teóricamente R=V/I Entonces R= Vprom / Iprom = 45,10/22.95R=1,96Visualizando el comportamiento dela grafica anterior se podría afirmar que el el resistor tiende a comportarse como un dispositivo óhmico debido a que la diferencia de potencial a través del resistor es proporcional ala corriente y lo podemos observar en la grafica anterior

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0 20 40 60 80 100 1200

50100150200250300350400450500

f(x) = 3.01804511278195 x + 142.052631578947R² = 0.982389396567093

V vs I

Corriente (mA)Linear (Corriente (mA))

Valor experimental del a resistencia De la forma grafica

R= 1m

= 13.018

=0.33

Teóricamente R=V/I EntoncesR= Vf / If = 23.225ΩExperimentalmente se tiene que:R0 = 22ΩRf =38MΩ

Visualizando el comportamiento dela grafica anterior se podría afirmar que el resistor tiende a comportarse como un dispositivo óhmico debido a que la diferencia de potencial a través del resistor es proporcional a la corriente y lo podemos observar en la gráfica anterior, el error producido entonces esta dado ya sea por la antigüedad de los instrumentos o del bombillo mismo, resaltando además una inestabilidad en el medida que marcaba el multímetro.

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VIII. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS