Informe N 1 Pndulo fsico y teorema de Steiner

Informe N2 Osciloscopio como instrumento de medida15UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y TEXTIL

REA ACADMICA DE CIENCIAS BSICASINFORME N 03CURVAS CARCTERSTICAS VOLTAJE - CORRIENTELABORATORIO DE FSICA IIIFI 403A Realizado por: DOLORES MALDONADO YNDIRA Espinoza Aguado Mauro Alejandro VILLALVA CAAvI CLENY

Profesor responsable de la prctica: PROFESOR: I.ALTUNA PROFESOR: R. REYES

NDICE:

INTRODUCCIN

OBJETIVOS

FUNDAMENTO TERICO

EQUIPO Y MATERIALES

PROCEDIMIENTO

CALCULOS Y RESULTADOS

OBSERVACIONES

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA

INTRODUCCIN

Estudiamos la caracterstica voltaje corriente (curva V vs I) de un foco, resistencia y diodo, para distintos casos. Investigamos la dependencia de la corriente I que pasa por estos materiales con la tensin V aplicada a la misma, que resulto ser lineal en uno de ellos, verificndose a Ley de Ohm: V = IR. Buscamos la mejor forma de obtener el valor de la resistencia.El objetivo es el de realizar mediciones de voltaje y corriente a travs de distintos tipos de materiales, y obtener curvas caractersticas I vs. V. De aqu, estudiar el tipo de relacin entre I y V mediante esto comprobar la ley de Ohm.A la ecuacin V = IR se le suele llamar Ley de Ohm, pero es importante entender que el contenido real de la ley de Ohm es la proporcionalidad directa (para algunos materiales)La ecuacin define la resistencia R de cualquier conductor independientemente de que obedezca o no la ley de Ohm, pero solo cuando R es constante se puede llamar apropiadamente esta relacin de Ley de Ohm.

Curvas caractersticas voltaje - corriente

a. Objetivos:

Obtener las graficas corriente voltaje I vs V de elementos resistivos y estudiar sus caractersticas. Comprobar, demostrar experimentalmente la ley de ohm, en los elementos foco, resistencia y diodo.

b. Fundamento Terico:Voltaje o Diferencial de potencialEl voltaje, tensin o diferencia de potencial es la presin que ejerce una fuente de suministro de energa elctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas elctricas o electrones en un circuito elctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente elctrica. A mayor diferencia de potencial o presin que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas elctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor ser el voltaje o tensin existente en el circuito al que corresponda ese conductor. La diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de FEM se manifiesta como la acumulacin de< cargas elctricas negativas (iones negativos o aniones), con exceso de electrones en el polo negativo () < y la acumulacin de cargas elctricas positivas (iones positivos o cationes), con defecto de electrones< en el polo positivo (+) de la propia fuente de FEM.

Diferencial de potencial

Voltaje eficazLa tensin eficaz ovalor eficazde la tensin es el valor medido por la mayora de los voltmetros decorriente alterna. Equivale a una tensin constante que, aplicada sobre una mismaresistencia elctrica, consume la misma potencia elctrica, transformando laenerga elctricaenenerga trmicapor efecto Joule.La energa consumida en un periodo de tiempoTpor una resistencia elctrica es igual a

DondeWes la energa consumida,Pes la potencia,Tes el periodo de tiempo,Iefes laintensidad elctrica,Vefes la tensin eficaz yV(t)es el valor instantneo de la tensin en funcin del tiempot. Despejando la tensin eficaz se obtiene lamedia cuadrticade la tensin:

Resistencia:Es la seal de la oposicin que encuentra el flujo de electrones en su intento de pasar por el conductor. Los materiales que conducen la electricidad se pueden clasificar en buenos conductores (ofrecen poca resistencia) y en malos conductores (ofrecen gran resistencia). Para cualquier alambre la resistencia R (medida de Ohmios) est relacionada con la longitud L y el rea se seccin trasversal A por la ecuacin.

Restato:Es un resistor de resistencia variable. Es por tanto un tipo constructivo concreto de potencimetro (resistencia variable) que recibe comnmente este nombre en vez del de potencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientes muchsimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.Los restatos (ver figura 4.) son usados en ingeniera elctrica en tareas tales como el arranque de motores o cualquier tipo de tarea que requiera variacin de resistencia en condiciones de elevada tensin o corriente.

Ley de OhmLa ley de Ohm relaciona el valor de la resistencia de un conductor con la intensidad de corriente que lo atraviesa y con la diferencia de potencial entre sus extremos. En el grfico vemos un circuito con una resistencia y una pila. Observamos un ampermetro que nos medir la intensidad de corriente, I. El voltaje que proporciona la pila V, expresado en voltios, esta intensidad de corriente, medido en amperios, y el valor de la resistencia en ohmios, se relacionan por la ley de Ohm, que aparece en el centro del circuito. La ley de ohm est dada por la siguiente frmula:

Aplicacin de la Ley de Ohm

c. Equipos y Materiales:

Una fuente de corriente continua (6V). Un restato para utilizarlo como potencimetro Un ampermetro de 0 1A Un voltmetro de 0 -10V Una caja con tres elementos y dos resistencias de valores datos Ocho cables Dos hojas de papel milimetrado Un transformador 220/6V, 60Hz

Fuente de corrienteAmpermetro 0-1 A

RestatoCaja con elementos

Aplicacin de la Ley de Ohm

d. Procedimiento:

Se identific todos los elementos de la caja. Se armo el circuito como se muestra en la figura. Conectamos entre A y V de la figura el elemento E, colocando la fuente. Se midi la corriente I y el voltaje V para distintos valores de I y de V Repetimos lo dicho anteriormente parea E1 E2 y el diodo, en este caso se verifico si la polaridad del diodo era correcta antes de empezar la medicin Usando el transformador de 200/6V de AC, se realizo la conexin del circuito que se muestra en la figura. Montamos el circuito de la figura para graficar I vs V para E3 en el osciloscopio. Se conect el circuito para graficar I vs V para el diodo.

e. Clculos y Resultados:1. Grafique I = f (V) con los valores obtenidos en los pasos 4, 5, 6 y 7.

Elemento: Foco

Voltaje (V)Corriente (A)

0,00

1.00.11

2.00.15

2.50.16

3.00.17

3.50.19

4.00.20

4.50.21

5.00.23

6.00.25

I = -0.005V2 + 0.068V + 0.020

Elemento: Resistencia

Voltaje (V)Corriente (A)

0,00.0

1.00.01

2.00.02

2.50.02

3.00.03

3.50.03

4.00.04

4.50.04

5.00.05

6.00.06

I = 0.0098V - 0.001

Elemento: Diodo

Voltaje (V)Corriente (A)

0,6250.01

0.6250.02

0.6500.04

0.6750.06

0.7000.08

0.7120.10

0.7500.20

1.8750.30

1.1150.60

1.1750.90

y = 0.0006e6.4453x

2. En cul de los elementos se cumple la ley de Ohm y en cules no? Explique su respuesta.

Primeramente, definimos un material hmico como aquel material conductor que al graficar la intensidad de corriente en funcin del potencial la curva obtenida ser una recta que cruza el origen de coordenadas cuya pendiente indica la inversa de la resistencia constante.2.1. FOCO.En este elemento al hallar la grfica de la intensidad en funcin del potencial, la grfica obtenida es una curva cuadrtica lo cual indica que la resistencia en cada punto es distinta y dependiente de la intensidad de corriente y por tanto un material no hmico.2.2. DIODO.El DIODO es un material semiconductor tipo N(electrones en exceso), este elemento al hallar la curva de la intensidad en funcin del potencial, la grfica obtenida es exponencial lo cual indica que la resistencia es variable y dependiente de la intensidad de corriente y por tanto un material no hmico para ciertos valores de voltaje en los que el DIODO sigue siendo semiconductor.2.3. RESISTENCIA Este elemento es el nico que cumple la ley de ohm, pues tal como indica su valor nominal, segn su cdigo de colores (marrn- negro- marrn- dorado) su valor es nico (igual a 100 ) e independiente de la intensidad, tambin lo podemos corroborar con la grfica de I vs V, pues es una lnea recta que aproximadamente cruza el origen cuya pendiente es 102,04.

3. Para una diferencia de 0.8 voltios, halle las resistencias de los tres elementos.

Para el elemento foco de la ecuacin obtenida del grafico se obtiene :I = -0.005x + 0.068xV+ 0.020I = -0.005x + 0.068x0.8+ 0.020I = 0.0712ADe la Ley de Ohm: V = IxR 0.8 = 0.0712Xr

R= 11.29 Para el elemento resistencia de la ecuacin obtenida del grafico se obtiene:I = 0.0098xV 0.001I= 0.0098x0.8 0.001I = 6.84xADe la Ley de Ohm: V = IxR 0.8 = 6.84xxR

R = 116.95

Para el elemento diodo de la ecuacin obtenida el grafico se obtiene:I = 0.0006I= 0.0006I= 0.104ADe la Ley de Ohm: V =IxR 0.8 =0.104xR

R= 7.69

4. En los casos en que la curva I vs. V obtenida en el osciloscopio sea una recta determine la pendiente de la recta y por lo tanto la resistencia del elemento. Compare con los valores obtenidos manualmente usando voltmetro y ampermetro.

El nico caso en el cual la curva I vs. V result una recta es en la curva de la resistencia, la cual se obtuvo manualmente con los datos registrados por el voltmetro y ampermetro.

La ecuacin de la recta es I = 0.009v - 0.001 Ya que como vemos, el voltaje depende linealmente de la corriente que pasa por este elemento, es decir, el grafico de de V vs I es una lnea recta (casi perfecta) con una pendiente positiva.Despreciando el trmino independiente 0.001 por ser casi cero obtenemos una recta que pasa por el origen I=0.0098, cuya pendiente nos da (I/R) ya que:

R = V / I I = (1/R) V R = 102.04

R = 102.04

RESISTENCIA DE VALOR NOMINAL DE 100 Valores obtenidos manualmente

Resistencia segn la grfica (pendiente)Voltaje aplicado (en Voltios)Corriente medida (en Amperios)Resistencia por Ley de Ohm (en Ohmios)

102,04 .1,00,01100

2,00,02100

2,50,02125

3,00,03100

3,50,03116,67

4,00,04100

4,50,04112,5

5,00,05100

6,00,06100

Porcentaje de error encontrado en el clculo de la resistencia.%error=%error=

5. En el caso del diodo se puede decir que hay un voltaje crtico a partir del cual comienza a conducir. Cul es ese valor?

PARA EL DIODO:

I = 0.000e6.445V

El voltaje critico estar entre [0.3, 0.6] VoltEste voltaje ser de 0.45 Voltios V = 0.45 Volt

f. Observaciones, conclusiones y comentarios

Para medir la corriente que circula por los materiales (foco, resistencia y diodo) utilizados en el experimento se uso un restato utilizado como potencimetro. Cuando se subi el voltaje de la fuente de corriente continua, notamos que la luz del foquito resulto ms intensa (ms brillante) esto se debe a que al aumentar el voltaje, estamos tambin aumentando la intensidad de corriente. Segn los datos obtenidos y comprobados grficamente solo la resistencia es un material hmico. El material que cumple con la ley de Ohm posee una resistencia de 100 . Cuando realizamos las medidas del elemento resistencia cuando aumentamos el voltaje en alguna de las variaciones de voltaje se mantena constante la corriente, eso es debido a que los instrumentos no estn en buenas condiciones ya que si variamos el voltaje debera de variar la intensidad. Para determinar el voltaje en el diodo se uso una escala de 1.5, para diferenciar mejor los voltajes medidos. Cuando se trabajo con el diodo observamos que el voltaje suministrado fue pequeo (6voltios), para evitar el calentamiento innecesario del restato. Cuando aumentamos la escala en la fuente el restato se calentaba Segn nuestras grficas, se concluye que existen dos elementos no hmicos que son el diodo y el foco y un elemento hmico que es la resistencia, esto se da cuenta debido a la forma que adquieren las grficas ( diodo-exponencial, foco-cuadrtica, resistencia-lineal). Pero el hecho de que un material no sea hmico no indica que no se cumpla la relacin general para calcular la resistencia en cada punto , por lo que podemos hallar mediante esta relacin la resistencia en cada punto y observar como vara esta.

g. Recomendaciones:

Los equipos deben estar en buen estado y debidamente calibrada. Como por ejemplo el ampermetro, en nuestra experiencia al aplicar voltajes diferentes indica la misma intensidad. Si no pasa corriente y solo marca voltaje se recomienda invertir la polaridad. En el caso del diodo conectar correctamente pues si no es as, no habr fluido de corriente en ella.

BIBLIOGRAFA

Fsica universitaria vol. 2 Sears, Zemansky, Young fredman un decima edicin, corriente.

Frish Timoreva editorial MIR.

Halliday/Resnick - Fsica, tomo II, pp. 125,126. 2006