Resumen
El objetivo de estas experiencias es verificar la relación entre la caída de potencial y la intensidad de la corriente en una resistencia; y la relación entre la resistencia eléctrica de un conductor y su geometría. Para ello armamos un circuito con una fuente de tensión variable y medimos la caída de tensión y la intensidad de la corriente. Luego medimos las resistencias de conductores de distinta longitud y sección para encontrar una relación entre estos parámetros.
Palabras claves: tensión, resistencia, intensidad, circuito eléctrico.
ABSTRACT
The objective of these experiences is to verify the relation between the fall of potential and the intensity of the current in a resistance; and the relation between the electrical resistance of a conductor and its geometry. For it we armed a circuit with a source of variable tension and measured the voltage drop and the intensity of the current. Soon we measured the resistance of conductors of different length and section to find a relation between these parameters
Keys words: tension, resistance, intensity, electric circuit.
Introducción
El estudio de la ley de Ohm y los circuitos de corriente continua es un excelente método para aprender a manejar conexiones e instrumentos de medida como el voltímetro, amperímetro y fuente de alimentación y darse cuenta de que es fácil confundir una conexión, con lo que la experiencia no funciona. Esto pone de manifiesto la necesidad de tener un esquema del montaje antes de iniciar cualquier manipulación.
Por medio del análisis y preparación de esta práctica los estudiantes deben hacer muchas medidas de voltaje, intensidad y resistencia, por lo que van a adquirir cierta soltura en el manejo del polímetro. Así mismo les va a permitir darse cuenta de la necesidad de tabular todas las medidas realizadas para después hacer su representación gráfica y la ecuación correspondiente.
Además es de severa importancia realizar este tipo de experiencias dentro del laboratorio, para así poder poner en práctica aquellos conceptos teóricos, para luego sacar nuestras propias conclusiones y repercusiones al respecto. Debido a la existencia de materiales que dificultan más el paso de la corriente eléctrica que otros, cuando el valor de la resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, si la resistencia aumenta, la corriente disminuye y, viceversa, si la resistencia disminuye la corriente aumenta, siempre y cuando, en ambos casos, el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante. Por otro lado, de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.
Discusión teórica
Consideremos un cable de cobre con sus extremos conectados a una fuente eléctrica, si se aplica a este cable una diferencia de potencial V, fluirá una corriente I proporcional a la resistencia R del cable. Según la ley de Ohm, el flujo de corriente I es proporcional al voltaje aplicado V, e inversamente proporcional a la resistencia del cable, expresándolo matemáticamente como:
Donde:
I = corriente eléctrica, A (amperios)
V = diferencia de potencial V (voltios)
R = resistencia del conductor O (ohmios)
La ecuación anterior, es comúnmente llamada la forma macroscópica de la ley de Ohm, ya que los valores de I, V y R son dependientes de la forma geométrica de un conductor eléctrico particular. La ley de Ohm puede ser también expresada en forma microscópica, la cual es independiente de la forma del conductor eléctrico como o
Donde:
J = densidad de corriente (A/m2)
E = campo eléctrico (V/m)
? = resistividad eléctrica (O m)
s = conductividad eléctrica (O m) -1
La densidad de corriente J y el campo eléctrico E, son vectores cuantitativos con magnitud y dirección.
La resistencia eléctrica R de un conductor, como en un cable metálico, es directamente proporcional a su longitud L e inversamente proporcional a al área de su sección transversal A. Estas magnitudes están relacionadas a través de una constante del material llamada resistividad eléctrica ?, de acuerdo con la expresión:
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