Ley de Ohm: serie y paralelo

Objetivos

  • Verificar experimentalmente la ley de Ohm.
  • Emplear la ley de Ohm para determinar valores de resistencia equivalentes en configuraciones en serie y en paralelo.

Fundamentación

Su sistema nervioso depende de corrientes eléctricas, y todos los días Ud. usa muchos dispositivos que funcionan gracias a corrientes eléctricas, es decir, cargas en movimiento a través de un circuito.

Un circuito eléctrico es un trayecto continuo que permite el movimiento de los portadores de carga, que generalmente son los electrones, los cuales viajan desde la parte negativa de una fuente de voltaje hasta el terminal positivo de la fuente.

La corriente que fluye a través del circuito puede usarse para realizar un trabajo, como por ejemplo para obtener luz, calor, movimiento y muchas otras cosas.

Cuando se trabaja con circuitos eléctricos es necesario conocer con gran precisión la relación entre la corriente y el voltaje al usar un determinado dispositivo. Esta relación puede encontrarse obteniendo experimentalmente la curva característica corriente – voltaje del dispositivo. A partir de ella puede establecerse la fórmula matemática que nos permitirá posteriormente predecir el funcionamiento del circuito.

Para algunos dispositivos, esta relación entre la corriente y el voltaje está dada por la ley de Ohm. Otros, en cambio, no se comportan según este modelo.

En esta práctica encontrará la relación entre la corriente y el voltaje de dos resistores, dispuesto en circuitos individuales, y en configuraciones en serie y en paralelo.

Equipo requerido

  • Interfaz ScienceWorkshop
  • Cables de conexión
  • Multímetro digital
  • Sensor de voltaje
  • Resistencias de 50 y 100 ohmios

Procedimiento

Parte I. Configuración de la interfaz y el sensor

1. Conecte la interfaz ScienceWorkshop al computador y enciéndala.

2. Conecte el sensor de voltaje a uno de los canales analógicos de la interfaz (A, B o C).

3. Ejecute el programa DataStudio e instale el sensor en el mismo canal donde fue conectado físicamente.

4. La interfaz ScienceWorkshop 750 incorpora un generador de señal, cuyas conexiones se encuentran en la figura.

Interfaz_750

Al hacer click sobre esta zona aparecerá la ventana del Generador de señal. Este será el centro de toda la práctica por lo que no debe cerrar esta ventana (puede minizarse).

Generador

Configure el generador para que produzca Voltaje de corriente continua. Ponga en cero el valor inicial de voltaje y seleccione la medida de la corriente de salida. Deje habilitada la opción Auto, de manera que el generador sólo funcione mientras se están tomando las medidas.

5. Cada dato dependerá del valor de voltaje variado manualmente por el usuario. Para este tipo de registro, haga click en el botón Opciones de muestreo. Seleccione la pestaña Muestreo manual, marque la opcion Conservar datos sólo si se solicita y deshabilite los demás cuadros que se hacen disponibles.

Muestreo

6. Cree un gráfico corriente vs. voltaje. Recuerde que es conveniente reemplazar los nombres de las gráficas y ensayos por unos que hagan referencia a los datos registrados.

Parte II. Configuración del equipo

Realice el procedimiento de toma de datos para cada una de las configuraciones que se indica en las figuras.
Nota: el voltímetro de la figura es el sensor de voltaje. La fuente de voltaje y el amperímetro que se indican están integrados al generador de señal de la interfaz.

1. Resistencias individuales. Realice la conexión del circuito que se esquematiza en la figura, para cada una de las resistencias suministradas.

Resistencia

2. Resistencias en serie.

Serie.bmp

3. Resistencias en paralelo.

Paralelo.bmp

Análisis

No responda las preguntas que se dan a continuación como un cuestionario Pregunta/Respuesta. Empléelas como una guía para desarrollar su análisis de manera fluida, apoyándose en las gráficas y en sus observaciones durante las mediciones realizadas.

1. ¿Siguen los dispositivos utilizados la ley de Ohm? ¿Puede determinarlo a partir de sus gráficas?

2. ¿Cuál es la resistencia del primer dispositivo? Explique cómo obtuvo este resultado. Reporte las incertidumbres absoluta y relativa. Compare la resistencia obtenida por este método con el valor leído en el multímetro.

3. Responda la pregunta anterior para el segundo dispositivo y las configuraciones en serie y paralelo.

4. Compare las resistencias equivalentes en serie y paralelo con los valores individuales.

5. ¿Qué aplicacion sugiere para dispositivos que tengan la cruva característica encontrada en esta práctica?

Bibliografía

Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, Hough D. Young, Roger A. Freedman. Física Universitaria con Física Moderna, volumen 2. Undécima edición, Pearson Educación, México, 2005.

PASCO. Activity P48: Ohm's Law (Power Output).
P48. Ohm's Law.doc

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