Relación de la Corriente y el Voltaje: Práctica de Física II, Ejercicios de Física

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“Ciencia, Tecnología y Cultura al Servicio del Ser Humano”

Laboratorio de Ciencias, ‘Física II’

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LABORATORIO DE FISICA II

PRÁCTICA No. 6

RELACION DE LA CORRIENTE Y EL VOLTAJE

OBJETIVO ESPECÍFICO.

Estudiar la relación que existe entre la corriente eléctrica y el voltaje en un circuito eléctrico.

INTRODUCCIÓN.

Hasta el momento se han estudiado las cargas estáticas y su comportamiento, la relación del campo eléctrico y el potencial eléctrico, así como la capacitancia. De ahora en adelante estudiaremos las cargas en movimiento que fluyen en el tiempo a través de los elementos que conforman un circuito eléctrico que funciona con corriente directa.

Existe una propiedad en donde se vincula una estrecha relación entre la corriente y el voltaje. En esta práctica estudiaremos cuál es esa relación y se caracterizará el comportamiento ante distintos elementos que conforman a un circuito.

MARCO TEÓRICO.

Para conocer la carga eléctrica que atraviesa a un conductor en cierto tiempo se utilizaría la siguiente expresión: 𝑄𝑓 = 𝑄𝑜 + 𝑖∆𝑡

El problema es conocer la 𝑖. El primer investigador que encontró la manera de encontrarla fue el científico alemán George Simón Ohm en 1827. Él relacionó el voltaje proporcionado en los extremos de un material conductor con la corriente eléctrica que circulaba por él, proponiendo una relación empírica, que posteriormente se le llamó Ley de Ohm. Esta ley proporciona una relación entre el voltaje y la corriente que circula por un conductor, sugiere que el cambio en la corriente es directamente proporcional al cambio de voltaje, es decir: ∆𝑉 ∝ ∆𝑖

De esta proporción construyó la siguiente igualdad:

∆𝑉 = 𝑘∆𝑖

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A la constante 𝑘 la cambió por la letra 𝑅 y le llamó resistencia del material, quedando finalmente:

∆𝑉 = 𝑅∆𝑖 O en su forma más común: ∆𝑖 = ∆𝑉/𝑅

PREGUNTAS DE INDAGACIÓN.

1. ¿Cómo se le llama a la constante que relaciona el voltaje y la corriente? Se le llama resistencia de material a la que una vez fue una constante, ya que se le cambio por la letra R.
2. ¿Qué es la corriente eléctrica? La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que atraviesa un material conductor durante un periodo de tiempo determinado.
3. ¿Cuáles son las unidades de la corriente eléctrica? Se expresa en C/s, culombios por segundo en el Sistema Internacional de Unidades, y la unidad se conoce como Amperio (A).

BIBLIOGRAFÍA.

• Física para Ciencias e Ingeniería, Raymond A. Serway, Volumen 2.

PROBLEMA:

Para analizar la relación entre voltaje y corriente se utilizarán tres elementos diferentes: una bombilla, un diodo emisor de luz LED, y una resistencia. Se desea caracterizar como es la relación entre el voltaje y la corriente para saber si todos ellos obedecen a una misma ley. a) ¿cuál podrá ser la relación entre la corriente y el voltaje? b) ¿todos los materiales se comportan de la misma forma respecto a esa relación?

Actividades.

1. Utilice el simulador de Tinkercad para obtener sus mediciones, varié el voltaje de 1 a 10 Volts en incrementos de uno en uno para el foco y la resistencia. Para el LED varié en incrementos de 0. hasta llegar a 3.0 V. Tome capturas de pantalla y muestre como realizo la simulación.

LED

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Para cada elemento recopile los datos en tablas y generé un gráfico de I vs V, recuerde hacer el intercepto y igual a cero.

2. Obtenga la función matemática que modele el comportamiento por medio de un ajuste de curvas, ¿aplica el mismo ajuste para los tres elementos?. Utilice Excel para realizar los ajustes y muestre capturas de pantalla.

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3. Indique el valor de la pendiente para cada elemento, diga si ésta fue constante o variable en cada gráfica y explique por qué.