Practica 6. Resistencia y resistividad en
un alambre.
I.
Introducción
La resistencia de cualquier
material se debe en principio a cuatro factores:
1. Material
2. Longitud
3. Área
de sección transversal
4. Temperatura
del material
La estructura atómica determina
la facilidad con que un electrón libre pasará a través de un material. Cuanto más
larga sea la trayectoria por la cual deba pasar el electrón, mayor será el factor
de resistencia. Los electrones libres pasan más fácilmente a través de conductores
con secciones transversales grandes. Además, a mayor elevación de la
temperatura de los materiales conductivos, mayores serán la vibración y
movimientos internos de los componentes que conforman la estructura atómica del
alambre y, en consecuencia, será más difícil para los electrones libres
encontrar una trayectoria a través del material.
con cada
componente de la ecuación definida por la figura 1.2.
Figura 1.2. Factores
que afectan la resistencia de un conductor.
Un factor llamado resistividad
identifica al material, al cual se le aplica la letra griega rho (r) como símbolo y se mide
en Ω/m. Es importante tener en cuenta en este momento que como la resistividad se
da a una temperatura particular, la ecuación (1.1) es válida sólo a temperatura
ambiente.
Como la resistividad está en el
numerador de la ecuación (1.1), cuanto más alta sea la resistividad, mayor será
la resistencia de un conductor como se muestra para dos conductores de la misma
longitud en la figura 1.3(a). Además, cuanto más largo es el conductor, mayor
es la resistencia puesto que la longitud también aparece en el numerador de la
ecuación (1.1). Observe la figura 1.3(b). Por último, cuanto más grande es el
área de un conductor, menor es la resistencia porque el área aparece en el
denominador de la ecuación (A3.1). Observe la figura 1.3(c).
Figura 1.3. Casos en
los cuales R2>R1. Para cada caso todos los parámetros restantes que
controlan el nivel de resistencia son os mismos.
En todo circuito cerrado, la
intensidad de corriente es directamente proporcional al voltaje suministrado e
inversamente proporcional a la resistencia equivalente del mismo. Dicho de otra
forma:
V=RI
Esta es la ecuación de la ley de
Ohm.
Sin embargo, esta ley únicamente
se cumple cuando la resistencia es constante, de otro modo se pierde la
relación de proporcionalidad entre el voltaje y la corriente y se tendría que
recurrir a variaciones infinitesimales para conocer los valores.
Resistores óhmicos vs no óhmicos
Se dice que un resistor es óhmico
si el voltaje suministrado a través de él es directamente proporcional a la
corriente que fluye en el mismo, o de otro modo, la gráfica Voltaje vs
Intensidad es una línea recta. De otro modo, si la resistencia es variable se
dice que es no óhmico.
II.
Fundamento teórico
Resistencia y resistividad, ley de Ohm, corriente eléctrica y densidad de
corriente.
III.
Objetivos
El alumno medirá
experimentalmente corriente y voltaje en un circuito simple, formado por un
alambre resistivo. Y graficará la corriente como función del potencial.
IV.
Materiales
·
7 alambres conductores (de un cable eléctrico
sacar los alambres de cobre que midan un poco mas de 1m)
·
1 Tabla para fijar los alambres (tabla de la
practica anterior)
·
1 Fuente de voltaje continua
·
2 Multímetros
·
2 pares de cables banana-caimán
·
1 par de cables banana- banana
V.
Reglas de Seguridad
Antes de iniciar con las
mediciones verificar el armado del circuito.
Cuidar las variables de medición
en el multímetro, para no quemar los fusibles.
¡Verificar el armado de tus
circuitos antes de suministrar voltaje!
VI.
Procedimiento Experimental
Parte 1. Medición simple de resistencia.
·
Medir el diámetro del alambre.
·
Con el multímetro en la función de Ohm, medir la
resistencia de un alambre de 1m.
·
Pasar el multímetro a la función de volts. Y armar
el siguiente circuito.
· 
·
Conectar la fuente de voltaje a 500mV y medir la
corriente.
·
Repetir estas mediciones colocando 2, 3, 4, 5 y
6 alambres en paralelo para cada medición.
·
Repetir el experimento pero ahora conectando los
alambres en serie.
VII.
Análisis y presentación de resultados
1.
Graficar R como función de L
2.
Graficar los datos corriente – voltaje de la
tabla.
3.
Ajustar la grafica y calcular la pendiente.
4.
Compara los resultados obtenidos con la ley de
Ohm. Y de acuerdo a esto dale una interpretación a los resultados.
5.
Encontrar una ecuación que nos de la variación
de la resistencia de acuerdo a los cambios.
VIII. Preguntas
1.
¿Cuál es la dependencia entre la corriente y el
voltaje? Exprésalo con tus propias palabras y con una ecuación matemática.
2.
¿Cómo interpretas la grafica obtenida? Y ¿Qué
significado físico tiene la pendiente?
3.
Explica la variación de la resistencia con respecto a la variación del área de
sección transversal o con respecto a la longitud total, en la segunda parte del
experimento.
4.
¿Qué concluyes de este experimento?
Figura 3. Disposición de los
materiales para el experimento
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