Laboratorio 3

A
Adriana Mosquera VillanuevaEstudiante en Universidad Nacional de Ingeniería

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1. RESUMEN
En el presente informe que tiene por título “Curvas características Voltaje - Corriente” tiene por
objetivos: Realizar mediciones de voltaje y corriente a través de distintos tipos de materiales y
obtenercurvascaracterísticasIvs.V.De aquí,estudiarel tipode relaciónentre IyV luegomediante
estos datos comprobaremos la Ley de Ohm.
El diseño experimental es el siguiente: se armaron circuitos eléctricos mediante en los cuales se
medía la intensidad de corriente variando el voltaje y el tipo de material por el cual circulaba la
corriente es decir diferentes tipos de resistencias. Los equipos utilizados fueron la fuente de
corriente continua, el reóstato, el voltímetro, el amperímetro, la caja de cinco elementos y por
último el osciloscopio.
Los resultadosobtenidosse ajustancasi a losresultadosteóricosperonosonigualesestose debe
a las fallasenel equipode mediciónasícomo el estadode losresistoresyde lasconexionesenlos
cables que a veces fallaban. Las unidades de medición de la intensidad de corriente es el
Amperio(A). Las conclusiones más importantes son: el diodo no es un material óhmico ya que las
gráficas muestran curvas no lineales, el carbón y el foco es un material óhmico y la curva que
muestraes lineal tal como se había visto enla teoría, el diodorectificalacorriente y solo permite
su paso en un solo sentido.
2. OBJETIVO
 Obtener las gráficas voltaje-corriente de elementos resistivos.
 Observarlas características de loselementosal pasar por ellosuna determinadacantidad
de corriente.
3. EQUIPOS Y MATERIALES
Fuente de corriente continua (6V)
Reóstato para utilizarlo como
potenciómetro
Amperímetro de 0-1 A
Voltímetro de 0-10 V
Una caja con tres elementos y dos
resistencias de valores dados
Ocho cables
Osciloscopio de dos canales de 25 MHZ,
Elenco S1325
Transformador 220/6V,60 Hz
4 FUNDAMENTOTEÓRICO
4.1- Voltaje
El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que
ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza
electromotriz (FEM) sobrelascargaseléctricasoelectronesen
un circuitoeléctricocerrado,paraque se establezcael flujode
una corriente eléctrica.
A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una
fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones
contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión
existente en el circuito al que corresponda ese conductor.
La diferencia de potencial entre dos puntosde una fuente de FEMse manifiesta como la acumulación
de<cargas eléctricasnegativas (ionesnegativoso aniones),conexcesode electronesenelpolonegativo
(–) < y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de
electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.
En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga
eléctricapara que puedafluir por el conductor de un circuito eléctricocerrado.Este movimientode las
cargas eléctricasporel circuitose establece apartir del polonegativode lafuente de FEMhasta el polo
positivo de la propia fuente.
4.2 Corriente eléctrica
 La corriente eléctricaesel flujodeportadoresde cargaeléctrica,normalmenteatravés
de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de
potencial creada por un generador de corriente.
La ecuación que la describe en electromagnetismo, en donde es la densidad de
corriente de conducción y es el vector normal a la superficie, es
…………………………. (1)
 Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un
campo magnético.
 En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de la intensidad de
corriente eléctrica es el amperio, representado con el símbolo A.
 El aparato utilizado para medir corrientes eléctricas pequeñas es el galvanómetro.
 Cuando la intensidad a medir supera el límite que los galvanómetros, que por sus
características, aceptan, se utiliza el Amperímetro.
Figura 1 – Las cargas eléctricas en un
circuito cerrado fluyen del polo
negativo al polo positivo
Tipos de corriente:
Corriente continua
La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de
Direct Current) esel flujocontinuode electronesatravés
de un conductor entre dos puntos de distinto potencial.
En la corriente continua las cargas eléctricas circulan
siempre enla mismadireccióndesde el puntode mayor
potencial al de menor.Aunquecomúnmente seidentifica
la corriente continua con la corriente constante (por
ejemplo la suministrada por una batería), es continua
todacorriente que mantengasiempre lamismapolaridad.
Usos
 La corriente continuaesempleadaeninfinidadde aplicacionesyaparatosde pequeño voltaje
alimentados con baterías (generalmente recargables) que suministran directamente
corriente continua, o bien con corriente alterna como es el caso, por ejemplo, de los
ordenadores, siendo entonces necesario previamente realizar la conversión de la corriente
alterna de alimentación en corriente continua.
Conversión de corriente alterna en continua
Este proceso,denominadorectificación,se realizamediante
dispositivos llamados rectificadores, basados en el empleo
de tubos de vacío y actualmente, de forma casi general,
mediante diodos semiconductores o tiristores.
Corriente alterna
Se denominacorriente alterna(abreviadaCAenespañol y
AC eninglés) ala corriente eléctricaenlaque la magnitudy
direcciónvarían cíclicamente.Laforma de onda de la
corriente alternamáscomúnmente utilizadaeslade una
onda senoidal (figura1),puestoque se consigue una
transmisiónmáseficiente de laenergía. Sinembargo,en
ciertasaplicacionesse utilizanotrasformasde onda
periódicas,talescomolatriangularola cuadrada.
 Utilizadagenéricamente,laCA se refiere alaformaen
la cual la electricidad llega a los hogares y a las
empresas. Sin embargo, las señales de audio y de
radiotransmitidasporlos cableseléctricos,sontambiénejemplosde corriente alterna.En
estosusos,el finmásimportante sueleserlatransmisiónyrecuperaciónde lainformación
codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.
Figura 4. Perfil de una onda senoidal
Figura2.-Representación de la
tensión en corriente continua.
Figura3.-Rectificacion de la
tensión en corriente continua
Corriente alterna frente a continua
 La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de
transformación, cualidad de la que carece la corriente continua.
 La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo.
 Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica
depende de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta
altos valores (alta tensión).
 Con estola mismaenergíapuede serdistribuidaalargasdistancias con bajasintensidades
de corriente y,portanto,conbajaspérdidasporcausadel efectoJoule.Unavezenel punto
de utilización o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso
industrial o doméstico de forma cómoda y segura.
4.3-La Ley de Ohm:
 "La intensidad de la corriente es directamente
proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la
resistencia"
 Una fuente eléctrica con una diferencia de potencial V,
produce una corriente eléctricaI cuando pasa a través de
la resistencia R
 La ley de Ohm, es una propiedad específica de ciertos
materiales. La relación
..……………………………………………..…… (2).
En donde,empleandounidadesdel Sistemainternacional:
I = Intensidaden amperios (A)
V = Diferenciade potencial en voltios (V)
R = Resistenciaen ohmios(Ω).
5. CÁLCULOSY RESULTADOS
6. CONCLUSIONES
 De los resultados obtenidos de la gráfica se puede notar que, no todos los materiales
cumplen la ley de Ohm.
Figura 5. Circuito
mostrando la ley de Ohm
 Se aprendióa utilizarel Amperímetroyvoltímetropara la mediciónde Corriente Eléctrica
y diferencia de potencial respectivamente.
 “Ley de Ohm”: Si la resistencia de un conductor es independiente del voltaje aplicado, se
dice que cumple la ley de Ohm.
 Se observa que la relación V = IR, no es un enunciado de la ley de Ohm. Un conductor
cumple con la leyde Ohm,solosi su curva V - I es lineal;estoessi R esindependientede
V y de I. La relación R = V/I sigue siendo la definición general de la resistencia de un
conductor, independientemente de si este cumple o no con la ley de Ohm.
 El diodo no es un material óhmico ya que las gráficas muestran curvas no lineales,por lo
que la dependenciaentre laintensidadyla diferenciade potencial no esproporcional,ya
que su resistencia varia conforme varia la intensidad de corriente.
 El diodo rectifica la corriente y solo permite su paso en un solo sentido.
7. BIBLIOGRAFÍA
 Serway, Raymond A. “Física”, Tomo II, cuarta edición, 1999.
 Asmat,Humberto, “Física General III” 5ta
edición, Universidad Nacional de Ingeniería.
 Sears ,F. ; Zemansky , M. ; Young , H. ; Freedman , R. : Fisica Universitaria.
Volumen II. Undécima edición: México. Pearson ed. 2004.
 Facultadde cienciasde laUniversidadnacional de ingeniería.Manual de Laboratoriode
Física General. 1ra edición. FC UNI .2009.

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  • 1. 1. RESUMEN En el presente informe que tiene por título “Curvas características Voltaje - Corriente” tiene por objetivos: Realizar mediciones de voltaje y corriente a través de distintos tipos de materiales y obtenercurvascaracterísticasIvs.V.De aquí,estudiarel tipode relaciónentre IyV luegomediante estos datos comprobaremos la Ley de Ohm. El diseño experimental es el siguiente: se armaron circuitos eléctricos mediante en los cuales se medía la intensidad de corriente variando el voltaje y el tipo de material por el cual circulaba la corriente es decir diferentes tipos de resistencias. Los equipos utilizados fueron la fuente de corriente continua, el reóstato, el voltímetro, el amperímetro, la caja de cinco elementos y por último el osciloscopio. Los resultadosobtenidosse ajustancasi a losresultadosteóricosperonosonigualesestose debe a las fallasenel equipode mediciónasícomo el estadode losresistoresyde lasconexionesenlos cables que a veces fallaban. Las unidades de medición de la intensidad de corriente es el Amperio(A). Las conclusiones más importantes son: el diodo no es un material óhmico ya que las gráficas muestran curvas no lineales, el carbón y el foco es un material óhmico y la curva que muestraes lineal tal como se había visto enla teoría, el diodorectificalacorriente y solo permite su paso en un solo sentido. 2. OBJETIVO  Obtener las gráficas voltaje-corriente de elementos resistivos.  Observarlas características de loselementosal pasar por ellosuna determinadacantidad de corriente. 3. EQUIPOS Y MATERIALES Fuente de corriente continua (6V) Reóstato para utilizarlo como potenciómetro
  • 2. Amperímetro de 0-1 A Voltímetro de 0-10 V Una caja con tres elementos y dos resistencias de valores dados Ocho cables Osciloscopio de dos canales de 25 MHZ, Elenco S1325 Transformador 220/6V,60 Hz
  • 3. 4 FUNDAMENTOTEÓRICO 4.1- Voltaje El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobrelascargaseléctricasoelectronesen un circuitoeléctricocerrado,paraque se establezcael flujode una corriente eléctrica. A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor. La diferencia de potencial entre dos puntosde una fuente de FEMse manifiesta como la acumulación de<cargas eléctricasnegativas (ionesnegativoso aniones),conexcesode electronesenelpolonegativo (–) < y la acumulación de cargas eléctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM. En otras palabras, el voltaje, tensión o diferencia de potencial es el impulso que necesita una carga eléctricapara que puedafluir por el conductor de un circuito eléctricocerrado.Este movimientode las cargas eléctricasporel circuitose establece apartir del polonegativode lafuente de FEMhasta el polo positivo de la propia fuente. 4.2 Corriente eléctrica  La corriente eléctricaesel flujodeportadoresde cargaeléctrica,normalmenteatravés de un cable metálico o cualquier otro conductor eléctrico, debido a la diferencia de potencial creada por un generador de corriente. La ecuación que la describe en electromagnetismo, en donde es la densidad de corriente de conducción y es el vector normal a la superficie, es …………………………. (1)  Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético.  En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica es el amperio, representado con el símbolo A.  El aparato utilizado para medir corrientes eléctricas pequeñas es el galvanómetro.  Cuando la intensidad a medir supera el límite que los galvanómetros, que por sus características, aceptan, se utiliza el Amperímetro. Figura 1 – Las cargas eléctricas en un circuito cerrado fluyen del polo negativo al polo positivo
  • 4. Tipos de corriente: Corriente continua La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) esel flujocontinuode electronesatravés de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. En la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre enla mismadireccióndesde el puntode mayor potencial al de menor.Aunquecomúnmente seidentifica la corriente continua con la corriente constante (por ejemplo la suministrada por una batería), es continua todacorriente que mantengasiempre lamismapolaridad. Usos  La corriente continuaesempleadaeninfinidadde aplicacionesyaparatosde pequeño voltaje alimentados con baterías (generalmente recargables) que suministran directamente corriente continua, o bien con corriente alterna como es el caso, por ejemplo, de los ordenadores, siendo entonces necesario previamente realizar la conversión de la corriente alterna de alimentación en corriente continua. Conversión de corriente alterna en continua Este proceso,denominadorectificación,se realizamediante dispositivos llamados rectificadores, basados en el empleo de tubos de vacío y actualmente, de forma casi general, mediante diodos semiconductores o tiristores. Corriente alterna Se denominacorriente alterna(abreviadaCAenespañol y AC eninglés) ala corriente eléctricaenlaque la magnitudy direcciónvarían cíclicamente.Laforma de onda de la corriente alternamáscomúnmente utilizadaeslade una onda senoidal (figura1),puestoque se consigue una transmisiónmáseficiente de laenergía. Sinembargo,en ciertasaplicacionesse utilizanotrasformasde onda periódicas,talescomolatriangularola cuadrada.  Utilizadagenéricamente,laCA se refiere alaformaen la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radiotransmitidasporlos cableseléctricos,sontambiénejemplosde corriente alterna.En estosusos,el finmásimportante sueleserlatransmisiónyrecuperaciónde lainformación codificada (o modulada) sobre la señal de la CA. Figura 4. Perfil de una onda senoidal Figura2.-Representación de la tensión en corriente continua. Figura3.-Rectificacion de la tensión en corriente continua
  • 5. Corriente alterna frente a continua  La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua.  La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo.  Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensión).  Con estola mismaenergíapuede serdistribuidaalargasdistancias con bajasintensidades de corriente y,portanto,conbajaspérdidasporcausadel efectoJoule.Unavezenel punto de utilización o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura. 4.3-La Ley de Ohm:  "La intensidad de la corriente es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia"  Una fuente eléctrica con una diferencia de potencial V, produce una corriente eléctricaI cuando pasa a través de la resistencia R  La ley de Ohm, es una propiedad específica de ciertos materiales. La relación ..……………………………………………..…… (2). En donde,empleandounidadesdel Sistemainternacional: I = Intensidaden amperios (A) V = Diferenciade potencial en voltios (V) R = Resistenciaen ohmios(Ω). 5. CÁLCULOSY RESULTADOS 6. CONCLUSIONES  De los resultados obtenidos de la gráfica se puede notar que, no todos los materiales cumplen la ley de Ohm. Figura 5. Circuito mostrando la ley de Ohm
  • 6.  Se aprendióa utilizarel Amperímetroyvoltímetropara la mediciónde Corriente Eléctrica y diferencia de potencial respectivamente.  “Ley de Ohm”: Si la resistencia de un conductor es independiente del voltaje aplicado, se dice que cumple la ley de Ohm.  Se observa que la relación V = IR, no es un enunciado de la ley de Ohm. Un conductor cumple con la leyde Ohm,solosi su curva V - I es lineal;estoessi R esindependientede V y de I. La relación R = V/I sigue siendo la definición general de la resistencia de un conductor, independientemente de si este cumple o no con la ley de Ohm.  El diodo no es un material óhmico ya que las gráficas muestran curvas no lineales,por lo que la dependenciaentre laintensidadyla diferenciade potencial no esproporcional,ya que su resistencia varia conforme varia la intensidad de corriente.  El diodo rectifica la corriente y solo permite su paso en un solo sentido. 7. BIBLIOGRAFÍA  Serway, Raymond A. “Física”, Tomo II, cuarta edición, 1999.  Asmat,Humberto, “Física General III” 5ta edición, Universidad Nacional de Ingeniería.  Sears ,F. ; Zemansky , M. ; Young , H. ; Freedman , R. : Fisica Universitaria. Volumen II. Undécima edición: México. Pearson ed. 2004.  Facultadde cienciasde laUniversidadnacional de ingeniería.Manual de Laboratoriode Física General. 1ra edición. FC UNI .2009.