Objetivo generalIdentificar, comprender y aprender el uso del código de colores para resistores aprender a usar el óhmetro, calcular la resistencia equivalente de los agrupamientos de resistores, calcular el por ciento de error cometido al medir con él óhmetro y relacionar la longitud con la resistencia y la corriente que circula por un conductor, para así llevar el adecuado desarrollo de las habilidades prácticas propias de un buen aprendizaje y el desarrollo de estas con el propósito de establecer la percepción del estudiante sobre su entorno y futuras condiciones de trabajo.

Conceptos necesariosa) Resistividad: La resistividad es la resistencia eléctrica específica de cada

material para oponerse al paso de una corriente eléctrica. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide enohmios metro (Ω•m).

b) Ley de Ohm: Establece que la intensidad de la corriente   que circula por un conductor es proporcional a la diferencia de potencial   que aparece entre los extremos del citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica  ; esta es el coeficiente de proporcionalidad que aparece en la relación entre   y  :

En la fórmula,   corresponde a la intensidad de la corriente,   a la diferencia de potencial y   a la resistencia. Las unidades que corresponden a estas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, amperios (A), voltios (V) y ohmios (Ω).

c) Ley de Joule: Cuando la corriente eléctrica atraviesa un conductor, éste se calienta, emitiendo energía, de forma que el calor desprendido es directamente proporcional a la resistencia del conductor, al tiempo durante el que está circulando la corriente y al cuadrado de la intensidad que lo atraviesa.

 

 

Equipo necesario para la práctica Tablero de conductores de Nicromel

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1 Fuente de poder 1 multímetro Juego de caimanes Puntas de prueba 2 Resistores de 1 KΩ 2 Resistores de 100Ω 1 Resistor de 330Ω 1 Resistor de 56Ω 1 Resistor de 150Ω 1 Resistor de 120Ω

IntroducciónComo ya hemos visto anteriormente, la corriente eléctrica circula por diversos tipos de materiales (conductores), dichos materiales ofrecen una oposición al flujo de la corriente eléctrica a la cual se le llama resistencia eléctrica. El elemento que introduce resistencia a un circuito, recibe el nombre de resistor. La letra representativa de la resistencia eléctrica en “R” ó ”r”, y su unidad de medida es el ohm (Ω). Los materiales se clasifican en conductores, semiconductores y aislantes de acuerdo a la resistencia que presenten.Cabe mencionar que no existe una línea divisora entre conductores y aisladores, ya que los cuerpos conducen en mayor o en menor grado la corriente eléctrica, tomando en cuenta la diferencia de potencial eléctrico que se aplique en sus extremos, en pocas palabras, no existe conductor ni aislador perfecto.Los resistores se ocupan comúnmente para producir caídas de voltaje, variar la intensidad de la corriente, disipar el calor, etc. Entre ellos se encuentran: fijos, variables y de potencia.Los resistores variables se usan para cambiar o variar la cantidad de resistencia aplicada a un circuito, y reciben el nombre de potenciómetros o reóstatos. Los potenciómetros consisten, por lo general, de elementos de composición de carbono para disipar baja potencia; mientras que el elemento resistivo de un reóstato está hecho generalmente para tener la posibilidad de disipar mayor potencia.

Agrupamiento de resistores en serie La resistencia equivalente se obtiene sumando los valores de las resistencias en serie. En este agrupamiento, hay un solo camino para la corriente.

Req=R1+R2+R3+R4…+Rn

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Agrupamiento de resistores en paraleloEn este agrupamiento la resistencia equivalente es menor que la menor de ellas, debido a que como hay varios caminos que puede seguir la corriente, hay menos oposición. La resistencia equivalente se calcula con la formula:

1 = 1 + 1 + 1… + 1 Req R1 R2 R3 RnAgrupamiento mixtoEs una combinación de los dos anteriores, donde hay resistores conectados tanto en serie como en paralelo. Para encontrar la resistencia equivalente se combinan los dos métodos anteriores de manera que se vaya reduciendo el agrupamiento, hasta obtener una sola resistencia.

Por ciento de errorEs el porcentaje de error que se presenta al realizar una medición y se calcula por la formula:

% De error= (valor teórico)-(valor medido) X 100Valor teórico

DesarrolloEn base de la información proporcionada en la introducción sobre conexión de resistores, obtención de la resistencia equivalente, los errores en las mediciones, tipos de resistores y el efecto Joule procedemos al desarrollo de nuestra práctica, para esto tomaremos en cuenta la siguiente tabla que contiene nuestro código de colores que utilizaremos para determinar el valor de los resistores que no proporcionaron:

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Fig. 1.1 Código de colores de resistencias

Determinando el valor de cada resistor y utilizando el código de colores y luego por medio del óhmetro se obtuvieron los resultados mostrados en la siguiente tabla:

RESISTOR BANDA 1 BANDA 2 BANDA 3 %TOLERANCIA VALOR CÓDIGO

VALOR MEDIDO

1 5 6 3 +-5 56000 5540

2 1 0 1 +-5 100 104

3 3 3 1 +-5 330 330

4 1 5 1 +-5 150 150.2

5 1 2 1 +-5 120 120.5

Tabla 1.1 Valores de resistores

A continuación armamos los siguientes circuitos, calculando su valor, efectuando la medición con el óhmetro entre el punto A y B. Obtenga el % de error en cada caso:

RAB Calculada 6200Ω

% de Error 9.67

RAB Medida 5600Ω

RAB Calculada 9.06Ω

% de Error 8.3

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RAB Medida 10.8Ω

RAB Calculada 90.90Ω

% de Error 3.52

RAB Medida 94.1Ω

RAB Calculada 267.55Ω

% de Error 42.06

RAB Medida 155Ω

Posterior a esto armamos el circuito que se muestra en la figura 1.2, medimos la corriente y resistencia que circula a través de cada conductor de nicromel, aplicando un voltaje constante de 8 Volts. En donde se nota un ligero calentamiento de estos, los resultados se muestran en la tabla 2.1:

Figura 1.2

CALIBRE I(A) R. MEDIDA(Ω)

18 1.26 3.1

8

22 0.87 8.2

26 0.43 17.6

30 0.23 35.5

34 0.05 131.9

Tabla 1.2

A continuación armamos la figura 1.3, medimos la corriente que circula por el circuito, variamos el voltaje de la fuente en 5 volts cada vez. Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 1.3

VOLTAJE(V) CORRIENTE(mA)

0 0

5 8.6

10 16.8

15 24.1

20 32.7

Tabla 1.3

Cuestionario final

1. Exprese la ecuación para calcular la resistencia equivalente para dos resistores en paralelo.1/Req = 1/R1 + 2/R2

2. Exprese la ecuación para “n” resistores de igual valor, conectados en paralelo.1/Req = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn

3. Calcule el % de error para cada resistor del punto 2.-Resistor 1: [(100-101.5)/100] X100 = 1.5%-Resistor 2: [(330-329/330)] X100= 0.30%-Resistor 3: [(150-147/150)(150)] X100= 2%-Resistor 4: [(56000-55200/56000)] X100= 1.42%-Resistor 5: [(1000-987/1000)] X100= 1.3%

4. Con las mediciones del circuito de la figura del punto 4:a) Calcula el valor del voltaje. V= (I)(R)

V1 = (1.74)(4.75) = 8.2V2= (1.45)(7.7) = 11.1V3= (0.45)(16.9) = 7.6

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V4= (0.18)(51.15) = 9.2V5=(0.08)(95.9) =7.67Vt = (8.2)+1.1)+(7.6)+(9.2)+(7.6) =43.7/5 = 8.74

b) Compare este valor por el proporcionado por la fuente. ¿Difieren?8.0 del valor de la fuente y 8.74 del valor calculado

c) Explique.Cuando un circuito esta en paralelo su voltaje se divide en todas las cargas o en este caso en todas las resistencias.

5. Con los valores obtenidos en el circuito de la figura del punto 7, calcule el valor de la resistencia. Compare sus resultados con los medidos en el desarrollo de la práctica. ¿Difieren? Explique.R= V/IV= 0 I= 0.015 mA = 1.5000*10-8 A entonces R=(0)/( 1.5000*10-8 )= 0V= 5 I= 14.81mA = 1.4800*10-5 A entonces R= (5)/( 1.4800*10-5) = 3378337.83V= 10 I= 0.03A entonces R= (10)/(0.03) = 333.33V= 15 I= 0.04A entonces R=(15)(0.04) = 375V= 20 I= 0.06A entonces R=(20)/(0.06) = 333.33Rt=675875.8

6. Obtenga el valor de la resistencia equivalente en los puntos A y B del siguiente circuito.Req1 = 1/41 + 1/5 = 1/0.224= 4.45Req2 = 1/527 + 1/50 = 1/0.02189 = 45.68Req3 = 1/73 + 1/240 + 1/330 = 1/0.02089 = 47.85Por lo que quedaReqt= 100+150+4.45+1000+45.8+20+47.85+470+2x10-6 = 1827.9

7. Calcule por la ley de Ohm, los parámetros faltantes en el siguiente circuito.Para (1)I1 = (120)/(15) = 8V1= (15)(8) = 120R1= (120)/(8) = 15

Para (2)I2 = (120)/(100) = 1.2V2= (100)(1.2= 120R2 = (120)/(1.2) = 100

Para (3)I3= (120)/(5) =24V3 = (5)(24) = 120R3= (120)/(24)Rt=120 It= 33.2 Vt = 120

Aplicaciones

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Algunos de los usos más frecuentes de los resistores es el establecer el valor adecuado de voltaje en un circuito, limitar la corriente y proporcionar una carga.

En ocasiones se utilizan para proporcionar “calor” a un dispositivo, por ejemplo: plancha, tostador, sartén eléctrico, entre otros.

Conclusiones

Con esta práctica pudimos ver como se calcula la resistencia en los resistores sin necesidad de medirla, mediante el código de colores; y comprobar con el multimetro para comprobarlo.Además se reafirmaron los conocimientos de teoría vistos en clase sobre la ley de Ohm, para hacer los cálculos en los circuitos en serie, paralelos y mixtos. De igual manera se aprendió a calcular, la potencia disipada en Joules, que como se pudo observar depende mucho de la resistencia del material que forma al conductor; ya que de esto dependerá, el grado de calor que se obtenga cuando la corriente eléctrica circule por él.

Con esto, estamos capacitados para dar respuesta a las interrogantes que pudieran surgir a lo largo de nuestra vida personal y laboral sobre dichos temas.

Es así como comprendemos que muchos de los fenómenos que pasan en nuestro entorno en la cotidianeidad no son más que productos de la física eléctrica y de las cargas electrostática.

Bibliografía:

[1] Hans C. Ohanian, John T. Market, Física para ingeniería y ciencias McGraw-hill.

[2] Ing. Norma Soto, Ing Noé Gonzalez, Apuntes de prácticas de electricidad y magnetismo, FES Aragón 2009.