Guia de física 5 2012Guía para el trabajo de clase en ciencias físicas para el año 2012. Aquí encontraras la tematica a tratar cada semana con sus respectivos ejemplos y talleres de aplicación.

Capitulo 1 corriente eléctrica

GUIA Nº 5

SEMANA TITULO: circuitos y resistencias LOGROS:

• Relaciona los conceptos de resistencia , voltaje y corriente para realizar cálculos y resolver problemas.• Utiliza adecuadamente los instrumentos de medición .• Explica el proceso mediante el cual utilizamos la corriente eléctrica en actividades cotidianas en nuestros

hogares y en general.

TEORIALos conductores de electricidad como los alambres de cobre, ofrecen una resistencia al paso de los electrones a través de el. La corriente que circula por el conductor depende tanto de su largo como de su sección o area y del material con el que se construye. A la oposición de una conductor se le llama resistencia eléctrica y los conductores que la presentan resistores.Comprobemos esto con una experimentación.ACTIVIDADTomemos el multimetro que nos proporciona el profesor y midamos las resistencias dadas de 1m de longitud y de igual calibre. Anota los valores en cada espacio:Material_____________________ longitud ___________ resistenciaMaterial_____________________ longitud ___________ resistenciaMaterial_____________________ longitud ___________ resistencia

Concluye:____________________________________________________________________________________________________________________________

Toma la resistencia variable . coloca el selector del multimetro en la medición de resistencias1. Coloca las puntas en los extremos de esta y coloca la perilla en el inicio girándola a la izquierda. Mide la resistencia en la pantalla del multimetro y empieza a cambiar su longitud girando la perilla a la derecha. Observa y anota lo que ocurre.

_________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Podemos decir entonces que la resistencia aumenta con la longitud y disminuye con el area del resistor. Tenemos entonces la ecuación R = ρ L/A donde ρ depende del material con que esta hecha y se llama resistividad del conductor.Ahora construyamos un circuito como lo muestra la figura primero lo haremos con un alambre delgado y luego con otro mas grueso. Resistencia variable El generador de 3 voltios, bombilla 2,5 v

3v

Observa lo que ocurre al cambiar el grosor de los conductores y anota la conclusión:____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Las resistencias vienen con bandas de colores que indican el valor de estas, o sea, su resistencia.

Códigos y series de las Resistencias

Colores 1ª Cifra 2ª Cifra Multiplicador ToleranciaNegro 0 0Marrón 1 1 x 10 1%

Rojo 2 2 x 102 2%

Naranja 3 3 x 103

Amarillo 4 4 x 104

Verde 5 5 x 105 0.5%

Azul 6 6 x 106

Violeta 7 7 x 107

Gris 8 8 x 108

Blanco 9 9 x 109

Oro x 10-1 5%

Plata x 10-2 10%

Sin color 20%Código de colores

Ejemplo: Si los colores son: ( Marrón - Negro - Rojo - Oro ) su valor en ohmios es: 10x 1005 % = 1000 = 1KTolerancia de 5%5 bandas de coloresTambién hay resistencias con 5 bandas de colores, la única diferencia respecto a la tabla anterior, es

qué la tercera banda es la 3ª Cifra, el resto sigue igual..

Actividad

Calcula el valor de las resistencias que observas en el circuito y las que te facilita el profesor. Dibujalas con sus franjas de colores y calcula primero su valor utilizando la tabla, luego comprueba ese valor con el multimetro.( recuerda ubicar la perilla del multimetro en la sección de ohmios Ω)

Resistencia 1 dibujo valor teórico valor medido

Resistencia 2 ___________ ___________________________ ___________

Resistencia 3 ___________ ___________________________ ___________

Resistencia 4 ___________ ___________________________ ___________

Resistencia 5 ___________ ___________________________ ___________

LEY DE OHM

Si aplicamos una diferencia de potencial variable en los extremos de un resistor o resistencia y medimos la corriente que circula en ellos obtenemos valores distintos.

En una experiencia se obtuvieron los siguientes resultados

I(A) 2 4 6 8V (V) 10 20 30 40Calcula el cociente V / I en cada caso. Que ocurre?__________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

Realiza el grafico de Intensidad contra Voltaje . divide el plano proporcionalmente

I (A)

V (V)

Observa que el cociente es una constante y por lo tanto podemos concluir que como

Son directamente proporcionales entonces I = K.V, si hacemos K = I/R, tenemos que

I = 1R .V o lo que es lo mismo I = V/R . esta es la ley de OHM y se enuncia así:

Para muchos materiales la resistencia es una constante, es independiente del voltaje aplicado al resistor o de la corriente que pasa a través de el.

Como se puede deducir de la ecuación al despejar el voltaje nos queda V = I.R . eso significa que al aumentar la resistencia, la corriente debe disminuir .

Las unidades de resistencia son los ohmios R=V/I = 1voltio / 1 amperio = 1 ohmio=1Ω

Ejemplo: si en una casa cuyo voltaje es 110v, conectamos una resistencia eléctrica de 100 Ω , la corriente que pasa a través de esta es: I = V/R, I = 110 v / 100Ω = 1,1 A

Si aumentamos la resistencia a 200 Ω , la corriente que circularía por dicha resistencia seria de I = 110 v / 200 Ω = 0,55 A.

Ejemplo2.

Un conductor tiene una longitud de 200m y de diámetro 1mm, se conecta a una pila de 1,5 v y hace circular una corriente de 3 mA ( miliamperios). ¿ cuál es la resistividad del cable conductor ρ?

Datos: L = 200m diámetro d= 1mm= 0,001m V = 1,5v

I = 3mA = 0,003 A

Como la ecuación a utilizar es R = ρ L/A , al despejar ρ nos queda ρ= RA/L

Debemos halla entonces primer a R(resistencia). Usando la ecuación I=V/R

Tenemos I = 1,5v/0.003A = 5000 Ω . ahora hallamos el area del conductor que son de forma circular y cuya area esta dada por la ecuación A= πr2 . reemplazando tenemos:

A = π . (0,001m/2)2 = 0,000000785m2 = 7,85 .10-7 m. reemplazando A y R en la ecuación

ρ= 5000Ωx7,85x10-7m2/200m = 1,96x10-6Ω.m

resuelve los siguientes problemas:

1. Cual es la resistencia de un alambre conductor de cobre de 2m de largo y 1mm de diámetro si ρ= 1,7x10-8 Ω.m?

2. Que longitud debe tener un alambre de hierro de 0,2mm2 de sección(area) para que presente una resistencia de 8Ω?

3. Una estufa eléctrica funciona a 150 v y tiene una resistencia de 8Ω ¿qué carga circula por esta en 1 hora?

4. Se requiere un trabajo de 2500 j para mantener una corriente de 2 A en un circuito durante 15 minutos. ¿qué voltaje se debe aplicar? Use las ec. P= w / t y v = P / I )

RESISTENCIA EN SERIE

Actividad:

Toma tres resistencias y mide el valor de cada una con el multimetro. anótalos _________________, _____________________ , ___________________

Ahora únelas en serie como lo muestra la figura:

Mide nuevamente el valor total de la resistencia entre los puntos A y B, anotalo______________. Que puedes concluir?

Como pudiste observar las resistencias en serie se suman para obtener la resistencia equivalente Req = R1

+R2+R3+Rn

Puedes comprobar con la ayuda del multimetro que:

La intensidad de la corriente es la misma en todas partes del circuito La diferencia de potencial aplicada es igual a la suma de las diferencias de potencial entre

los extremos de cada una de las resistencias.

Ejemplo:

Se conectan 4 resistencias de 2, 5, 6 y 7Ω en serie a una pila que da 60 voltios. Hallar la intensidad de la corriente que circula por cada resistencia y la diferencia de potencial o voltaje en cada una de ellas.

Solución:

2Ω 5 Ω la resistencia total es Req = (2+5+6+7)Ω=20Ω

Por lo tanto la intensidad que circula por el

6 Ω circuito es I = V/R = 60v/20Ω = 3A

La caída de potencial en cada resistencia es

7 Ω V1 = I.R1 = 3A x 2Ω = 6v

V2 = I.R2 = 3A x 5Ω = 15v

V3 = I.R3 = 3A x 6Ω = 18v

V1 = I.R4 = 3A x 7Ω = 21v

Si sumas todos los voltajes veras que da 60v, que es el total de potencial generado por la pila o batería.

RESISTENCIA EN PARALELO fig1

El siguiente dibujo te muestra lo que es un circuito en paralelo . observa que todas las resistencias están unidas en un mismo punto A por un extremo y por B en el otro extremo, por lo que la diferencia de potencial ε ,es igual para las tres.

Para calcular la resistencia equivalente en este caso usamos la ecuación 1 = 1 + 1 + 1 Req R1 R2 R3

La intensidad total en el sistema viene dada por It = I1 + I2 + I3

La intensidad en cada resistencia es : I1 = V/R1 , I2 = V/R2, I3 = V/R3

Ejemplo:

Se conectan tres resistencias R1 = 6 Ω , R2 = 9 Ω y R3 = 18 Ω en paralelo como lo muestra la figura 1 . si la batería proporciona una diferencia de potencial de 120 voltios, calculemos la resistencia total equivalente, la corriente total y la corriente por cada resistencia .

Solución:

La resistencia equivalente es 1 = 1 + 1 + 1 = 3+2+1 = 6 Req 6 Ω 9 Ω 18 Ω 18 Ω 18 Ω

1 = 6 donde 6 Req =18 Ω , o sea, Req = 3 Ω Req 18 Ω

La corriente total es I = V/R I = 120 V / 3 Ω = 40 A

La corriente en cada resistencia es : I1 = 120v/6 Ω = 20 A I2 = 120v/9Ω= 13,33A I1 = 120v/18Ω = 6,66 A .

Si sumas las intensidades te da 40 A que es la total.

1. describe como están conectadas las resistencias en cada uno de los casos anteriores

2. Se conectan tres bombillos como se muestra la figura. Explica que pasa si se abre uno de los tres interruptores A, B o C.

3.

Se conectan 4 resistencias de 2, 5,7 y 7 Ω de acuerdo a la figurta anterior. Calcula:

a. Resistencia equivalenteb. La corriente total que circula si el voltaje

aplicado es de 84vc. La diferencia de potencial o voltaje en cada

resistencia4. La figura muestra dos resistencias en paralelo.

R1 = 10Ω y R2 = 5Ω. Están conectadas a una batería de 120 voltios.Calcula la resistencia equivalenteLa corriente total y la corriente en cada reistencia