Curvas Caratersticas Voltaje-Corriente Facultad de Ingeniera Mecnica

Curvas Caratersticas Voltaje-Corriente Facultad de Ingeniera Mecnica

UNI FIMAO DE LA PROMOCIN DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMTICO CURVAS CARACTERSTICAS VOLTAJE-CORRIENTE

UNIVERSIDAD:UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD:FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

CURSO:FSICA III

SECCIN:B

PROFESOR:Chavez Vivar Javier

ALUMNOS

CICLO:2014 I

FECHA: 20-05-2014

NDICE

NDICE2

INTRODUCCIN3

OBJETIVOS 4

REPRESENTACIN ESQUEMTICA5 - 7

FUNDAMENTACIN TERICA8-13

HOJA DE DATOS14

CLCULOS Y GRFICOS14-18

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES19

BIBLIOGRAFIA20

ANEXOS21

INTRODUCCIN

. La resistencia elctrica es una propiedad que presentan todos los materiales y mide la oposicin que tienen los electrones para desplazarse por el material. Al conectar un aparato habremos notado que el cable se calienta esto se debe a la resistencia elctrica, parte de la energa se convierte en calor producindose grandes prdidas. Es esta una de las muchas razones por las cuales un estudiante de ingeniera debe comprender, investigar y experimentar para conocer ms acerca de esta propiedad.

En ciertos materiales la resistencia elctrica es independiente de la intensidad de corriente aplicada. Sin embargo, en otros materiales la resistencia vara cuando se le aplican diferentes intensidades de corriente. En el presente informe de laboratorio analizamos diferentes materiales para saber si su resistencia elctrica es independiente o no. Para ello utilizamos los datos obtenidos en el laboratorio, graficamos el comportamiento de las propiedades del material.

OBJETIVOS

Graficar las curvas voltaje-corriente de elementos resistivos.

Utilizar correcta y adecuadamente el Multmetro y Voltmetro para obtener datos de laboratorio

Observar las caractersticas de los materiales al circular por ellos una determinada intensidad de corriente.

Manejar elosciloscopio como instrumento de medicin.

Obtener la grfica XY en el osciloscopio

REPRESENTACIN ESQUEMTICA Materiales

Un transformador 220/6 V. 60 Hz

Un osciloscopio de dos canales de 25 MHz Elenco S1325

Un ampermetro de 0-1 que en este caso sera un multitester

Una fuente de corriente continua 6V.

Un restato para utilizarlo como potencimetro.

Un voltmetro de 0-10 V

Una caja con elementos para obtener caractersticas y dos resistencias de valores dados como vemos en las siguientes imgenes.

FUNDAMENTACIN TERICA

Lacorriente elctrica

Es el flujo decarga elctricapor unidad de tiempo que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmenteelectrones) en el interior del material. En elSistema Internacional de Unidadesse expresa en C/s (coulombsobresegundo), unidad que se denominaamperio (A). El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente elctrica es elgalvanmetroque, calibrado en amperios, se llama ampermetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad se desea medir.

a) Corriente continuaSe denomina corriente continua al flujo de cargas elctricas que no cambia de sentido con el tiempo. La corriente elctrica a travs de un material se establece entre dos puntos de distinto potencial. Cuando hay corriente continua, los terminales de mayor y menor potencial no se intercambian entre s. Es continua toda corriente cuyo sentido de circulacin es siempre el mismo independientemente de su valor absoluto.

Su descubrimiento se remonta a la invencin de la primerapila voltaicapor parte del conde y cientfico italianoAlessandro Volta. No fue hasta los trabajos de Edison sobre la generacin de electricidad, en las postrimeras del siglo XIX, cuando la corriente continua comenz a emplearse para la transmisin de la energa elctrica. Ya en el siglo XX este uso decay en favor de la corriente alterna, que presenta menores prdidas en la transmisin a largas distancias, si bien se conserva en la conexin de redes elctricas de diferentes frecuencias y en la transmisin a travs de cables submarinos.

b) Corriente alterna

Se denomina corriente alterna a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una ondasinoidal.En eluso coloquial, "corriente alterna" se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas.

El sistema usado hoy en da fue ideado fundamentalmente porNikola Tesla, y la distribucin de la corriente alterna fue comercializada porGeorge Westinghouse. Otros que contribuyeron al desarrollo y mejora de este sistema fueronLucien Gaulard,John GibbsyOliver Shallengerentre los aos 1881 y 1889. La corriente alterna super las limitaciones que aparecan al emplear la corriente continua (CC), la cual constituye un sistema ineficiente para la distribucin de energa a gran escala debido a problemas en la transmisin de potencia.La razn del amplio uso de la corriente alterna, que minimiza los problemas de trasmisin de potencia, viene determinada por su facilidad de transformacin, cualidad de la que carece la corriente continua. Laenerga elctricatrasmitida viene dada por el producto de latensin, la intensidad y el tiempo. Dado que la seccin de los conductores de las lneas de transporte de energa elctrica depende de la intensidad, se puede, mediante untransformador, modificar el voltaje hasta altos valores (alta tensin), disminuyendo en igual proporcin la intensidad de corriente. Esto permite que los conductores sean de menor seccin y, por tanto, de menor costo; adems, minimiza las prdidas porefecto Joule, que dependen del cuadrado de la intensidad. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanas, el voltaje puede ser de nuevo reducido para permitir su uso industrial o domstico de forma cmoda y segura..

Resistencia elctricaSe le denominaresistencia elctricaa la igualdad de oposicin que tienen los electrones al desplazarse a travs de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (), en honor al fsico alemn George Ohm, quien descubri el principio que ahora lleva su nombre. La resistencia est dada por la siguiente frmula:

En dondees el coeficiente de proporcionalidad o laresistividaddel material.La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, adems es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su seccin transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o seccin transversal)Descubierta porGeorg Ohmen 1827, la resistencia elctrica tiene un parecido conceptual a lafriccinen la fsica mecnica. La unidad de la resistencia en elSistema Internacional de Unidadeses elohmio(). Para su medicin, en la prctica existen diversos mtodos, entre los que se encuentra el uso de unohmnmetro. Adems, su cantidad recproca es laconductancia, medida enSiemens.

Ley de Ohm

Basada en el trabajo deGeorg Simon Ohm, la Ley de Ohm es una de las tres leyes fundamentales del estudio de la electricidad, en compaa de las leyes de Kirchhoff delvoltajey de lacorriente. Estas tres leyes conforman el marco dentro del cual el resto de la electronica se establece. Es importante notar que estas leyes no se aplican en todas las condiciones, pero definitivamente se aplican con gran precision en alambres los cuales son usados para conectar entre s la mayor parte de las partes electrnicas dentro de un circuito. Aunque las partes individuales pueden o no ser analizadas por la ley de Ohm, sus relaciones con el circuito pueden serlo.

El enunciado actual de la Ley de Ohm es:La corriente que fluye a travs de un conductor es proporcional a la fuerza electromotriz aplicada entre sus extremos, teniendo en cuenta que la temperatura y dems condiciones se mantengan constantes.Hay que tener en cuenta que no se menciona la resistencia, sino que simplemente ste es el nombre dado a la (constante de) proporcionalidad involucrada.Algo importante que se obtiene de esta definicin es En un circuito pasivo, la corriente es el resultado del voltaje aplicado; y Existen efectos trmicos definitivos en la resistencia (o la resistencia efectiva) en los conductores.

La ley de Ohm es lineal y por lo tanto asume su linealidad en la parte electrnica. Es fcil pensar en trminos de una ecuacin de lneaconsiderando la resistencia como la constantem, la corriente como la variablex, y el voltaje como la variable dependientey. De esta manera se establece una relacin de proporcionalidad entre el voltaje y la corriente.Por supuesto, la Ley de Ohm puede ser reorganizada de tres maneras vlidas y equivalentes.

CLCULOS Y GRFICOS

CorrienteVoltaje

0.650.8

0.811.3

1.081.4

1.62.2

2.022.9

2.083.1

CorrienteVoltaje

0.050.4

0.070.6

0.111.6

0.121.8

0.132.1

0.152.6

0.183.8

VoltajeCorriente

0.30.01

0.60.16

0.640.23

0.660.29

0.760.73

CorrienteVoltaje

0.011

0.021.6

0.032.8

0.0353.4

CorrienteVoltaje

0.041.9

0.073.1

0.083.8

0.14.1

0.114.6

0.134.8

OBSERVACIONES:

Las grficas (foco y resistencia) cumplen la ley de ohm, ya que la lnea de tendencia de los puntos se aproxima a una recta mientras que para el diodo es una exponencial. La grfica del diodo nos da una dependencia exponencial para la corriente en funcin del voltaje. Al momento de conectar el sistema y realizar la experiencia con el foquito este no prenda por lo que se tuvo que elevar el voltaje de la fuente y mover el restato para lograr encender el foquito. El ampermetro es conectado en serie, mientras que el multitester (utilizado como voltmetro) se conecta en paralelo en los puntos en donde se conecta las resistencias. La resistencia de carbn obedece la ley ohm, ya que su grfica nos muestra la variacin lineal entre la intensidad de corriente y el voltaje. El foco no cumple la ley de ohm, ya que su grafica resulta una curva cncava hacia arriba, pues la resistencia del filamento del foco varia, ya que el paso de corriente da lugar al efecto joule, sea el foco se calienta, esto da lugar al comportamiento no hmico. La grafica del diodo es una curva convexa hacia abajo, pues esto nos da a entender que la grfica est por debajo del comportamiento hmico, entonces el diodo no cumple con la ley de ohm.

CONCLUSIONES:

Es probable que la temperatura existente en el foco de prueba durante la experiencia, haya influido en el cambio del valor de la resistencia de sta. En las bombillas corrientes como la utilizada, al subir el voltaje, el filamento es llevado hasta aproximadamente 2500C, su resistencia se multiplica por un factor de 9 con respecto a su valor a la temperatura de 20C. Hemos podido comprobar la ley de Ohm con los datos obtenidos, teniendo en cuenta que siempre se presenta errores de laboratorio sin embargo se aprecia la relacin entre la corriente y el voltaje. La luminosidad creciente que observamos en el foco cuando aumentamos el voltaje se debe a que la potencia es proporcional al voltaje, si la potencia aumenta esto hace que el foco reciba ms energa y as mismo puede hacer una mayor conversin de energa elctrica a luminosa. Se concluye que los conductores hmicos presentan una grfica que es ajustable a una recta, cuya pendiente, representa el valor de la resistencia equivalente a aquella resistencia por lo que se concluye que aquel conductor que sea hmico guarda la relacin R=V/I, mientras que aquellos conductores no hmicos se alejan de la linealidad por lo que su resistencia es variable y no puede ser calculada directamente de una grfica como en el caso de los conductores hmicos. El diodo rectificador aparte de estar diseado para dejar circular corriente en un solo sentido, tambin limita totalmente el paso de corriente para un determinado valor de voltaje.

BIBLIOGRAFA:

Sears, F.; Zemansky, M.; Young, H.; Freedman, R.; Fsica Universitaria, Vol. II, Undcima edicin, Mxico, Pearson Ed., 2004, pg.: 943-953.

Halliday, David - Resnick robert Fsica Parte 2 Editorial CECSA Mxico Capitulo: Intensidad de corriente.

MANUAL DE LABORATORIO DE FISICA GENERAL.

ANEXOS:

1) Grficos obtenidos en el laboratorioUsando el transformador 220/6 V, ensamblamos el circuito como nos piden. En este caso R es la resistencia conocida. Colocamos el control 21 del osciloscopio en CHA para observar la dependencia respecto al tiempo de voltaje a travs del filamento del foco. Observaremos la dependencia I vs V para el filamento del foco.

2) Montamos el circuito para estudiar la curva caracterstica I vs V de la resistencia de carbn. En este circuito R es el elemento E2.

3) Establecimos el circuito para estudiar la curva caracterstica I vs V de un diodo de unin (E3)

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