Informe Curvas Caracteristicas Voltaje Corriente

Informe de Laboratorio Física III – MB226

Informe de Laboratorio N°3

“Curva !ara!ter"ti!a vo#ta$e%!orriente&

UNIVERSIDAD NACIONAL DE Integrantes: INGENIERÍA Palacios  Pa

llcaDE , En EnINGENIERÍ rique Om OIERÍA mar A MECÁNICA 201414ICA 99F FACULT ACULTA AD INGEN MECÁN

Hallasi si  Halla

Barran Barrantes tes,, Elvis Elvis Hans Hans 201414 2014144I 4I  Arau!o "arcacu#co, "arcacu#co, $unior "oises 20140%%4& &urso: F'sica III "B 22(

Pro)esor: H*ctor Be+n "on#n Fec-a +e reali#acin: %0 +e .etiem/re +el 201 Fec-a +e entrega:  +e octu/re +el 201

'mac, .etiem/re +el 201 Curvas características Voltaje-Corriente

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CONTENIDO

1. RESUMEN……………………………………………………………………………. ……………………………………….………..

Pág.

. !"#E$%V!S………………………………………………………………………….. …………………………………………………. &. E'U%P!S ( M)$ER%)*ES……………………………………………………………………………………… …………………& +. ,UN)MEN$! $ER%C!…………………………………………………………………………………………… ………….+ /. C*CU*!S ( RESU*$)!S……………………………………………………………………………………… ……………. 2. C!NC*US%!NES……………………………………….. ……………………………………………………………………….…10 . " %"*%!3R),4)…………….. ………………………………………………………………………………………………..…..… 10

Curvas características Voltaje-Corriente

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1.

RESUMEN

En el 5resente in6or7e 8ue tiene 5or título 9Curvas características Voltaje Corriente: tiene 5or o;jetivos< Reali=ar 7e>iciones >e voltaje ? corriente a trav@s >e >istintos ti5os >e 7ateriales ? o;tener curvas características % vs. V. e a8uíA estu>iar el ti5o >e relaciBn entre % ? V luego 7e>iante estos >atos co75ro;are7os la *e? >e !7. El >iseDo e5eri7ental es el siguiente< se ar7aron circuitos el@ctricos 7e>iante en los cuales se 7e>ía la intensi>a> >e corriente varian>o el voltaje ? el ti5o >e 7aterial 5or el cual circula;a la corriente es >ecir >i6erentes ti5os >e resistencias. *os e8ui5os utili=a>os 6ueron la 6uente >e corriente continuaA el reBstatoA el voltí7etroA el a75erí7etroA la caja >e cinco ele7entos ? 5or Flti7o el oscilosco5io. *os resulta>os o;teni>os se ajustan casi a los resulta>os teBricos 5ero no son iguales esto se >e;e a las 6allas en el e8ui5o >e 7e>iciBn así co7o el esta>o >e los resistores ? >e las coneiones en los ca;les 8ue a veces 6alla;an. *as uni>a>es >e 7e>iciBn >e la intensi>a> >e corriente es el )75erioG)H. *as conclusiones 7ás i75ortantes son< el >io>o no es un 7aterial B7ico ?a 8ue las gráIcas 7uestran curvas no linealesA el car;Bn ? el 6oco es un 7aterial B7ico ? la curva 8ue 7uestra es lineal tal co7o se a;ía visto en la teoríaA el >io>o rectiIca la corriente ? solo 5er7ite su 5aso en un solo senti>o.

2.

OBJETIVO •

•

3.

!;tener las gráIcas voltaje-corriente >e ele7entos resistivos. !;servar las características >e los ele7entos al 5asar 5or ellos una >eter7ina>a canti>a> >e corriente.

EQUIPOS Y MATERIALES

Fuene !e "#$$%ene "#n%nu& '(V)


Página 


Re*+&# ,&$& u%-%&$-# "#/# ,#en"%*/e$#

A/,e$0/e$# !e 1 A

V#-0/e$# !e 1 V

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T$&n+<#$/&!#$ 22=(V;( 9

> FUNDAMENTO TE?RICO >.1 V#-&e El voltajeA tensiBn o >i6erencia >e 5otencial es la 5resiBn 8ue ejerce una 6uente >e su7inistro >e energía el@ctrica o 6uer=a electro7otri= 'FEM) so;re las cargas el@ctricas o electrones en un circuito el@ctrico cerra>oA 5ara 8ue se esta;le=ca el Jujo >e una corriente el@ctrica. ) 7a?or >i6erencia >e 5otencial o 5resiBn 8ue ejer=a una 6uente >e ,EM so;re las cargas el@ctricas o electrones conteni>os en un con>uctorA 7a?or será el voltaje o tensiBn eistente en el circuito al 8ue F%u$& 1 L *as cargas el@ctricas corres5on>a ese con>uctor. en un circuito cerra>o Ju?en >el 5olo negativo al 5olo 5ositivo

*a >i6erencia >e 5otencial entre >os 5untos >e una 6uente >e ,EM se 7aniIesta co7o la acu7ulaciBn >eK cargas el@ctricas negativas (iones negativos o aniones) A con eceso >e electrones en el 5olo negativo GLH K ? la acu7ulaciBn >e cargas el@ctricas 5ositivas (iones positivos o cationes) A con >e6ecto >e electronesK en el 5olo 5ositivo GH >e la 5ro5ia 6uente >e ,EM. En otras 5ala;rasA el voltajeA tensiBn o >i6erencia >e 5otencial es el i75ulso 8ue necesita una carga el@ctrica 5ara 8ue 5ue>a Juir 5or el con>uctor >e un circuito el@ctrico cerra>o. Este 7ovi7iento >e las cargas el@ctricas 5or el circuito se esta;lece a 5artir >el 5olo negativo >e la 6uente >e ,EM asta el 5olo 5ositivo >e la 5ro5ia 6uente.

>.2 C#$$%ene e-@"$%"& 

*a "#$$%ene e-@"$%"& es el Jujo >e 5orta>ores >e carga el@ctricaA nor7al7ente a trav@s >e un ca;le 7etálico o cual8uier otro con>uctor el@ctricoA >e;i>o a la >i6erencia >e 5otencial crea>a 5or un genera>or >e corriente. *a ecuaciBn 8ue la >escri;e en electro7agnetis7oA en >on>e es la


Página +


>ensi>a> >e corriente >e con>ucciBn ? su5erIcieA es

es el vector nor7al a la …………………………. G1H

 

 

Una corriente el@ctricaA 5uesto 8ue se trata >e un 7ovi7iento >e cargasA 5ro>uce un ca75o 7agn@tico. En el Siste7a %nternacional >e Uni>a>esA la uni>a> >e 7e>i>a >e la intensi>a> >e corriente el@ctrica es el a75erioA re5resenta>o con el sí7;olo A. El a5arato utili=a>o 5ara 7e>ir corrientes el@ctricas 5e8ueDas es el galvanB7etro. Cuan>o la intensi>a> a 7e>ir su5era el lí7ite 8ue los galvanB7etrosA 8ue 5or sus característicasA ace5tanA se utili=a el )75erí7etro.

T%,#+ !e "#$$%ene C#$$%ene "#n%nu& *a "#$$%ene "#n%nu& GCC en es5aDolA en ingl@s CA >e Direct Current H es el Jujo continuo >e electrones a trav@s >e un con>uctor entre >os 5untos >e >istinto 5otencial. En la corriente continua las cargas el@ctricas circulan sie75re en la 7is7a >irecciBn >es>e el 5unto >e 7a?or 5otencial al >e 7enor. )un8ue co7Fn7ente se i>entiIca la corriente continua con la F%u$&2.Re5resentaciBn >e corriente constante G5or eje75lo la la tensiBn en corriente su7inistra>a 5or una ;ateríaHA es continua continua. to>a corriente 8ue 7antenga sie75re la 7is7a 5olari>a>. Usos 

*a corriente continua es e75lea>a en inIni>a> >e a5licaciones ? a5aratos >e 5e8ueDo voltaje ali7enta>os con ;aterías Ggeneral7ente recarga;lesH 8ue su7inistran >irecta7ente corriente continuaA o ;ien con corriente alterna co7o es el casoA 5or eje75loA >e los or>ena>oresA sien>o entonces necesario 5revia7ente reali=ar la conversiBn >e la corriente alterna >e ali7entaciBn en corriente continua.

Conversión de continua

corriente

alterna

en

Este 5rocesoA >eno7ina>o rectiIcaciBnA se reali=a 7e>iante >is5ositivos lla7a>os


Página /


rectiIca>oresA ;asa>os en el e75leo >e tu;os >e vacío ? actual7enteA >e 6or7a casi generalA 7e>iante >io>os se7icon>uctores o tiristores.

F%u$&3.RectiIcacion >e la tensiBn en corriente continua C#$$%ene &-e$n& Se >eno7ina "#$$%ene &-e$n& Ga;revia>a CA en es5aDol ? AC en ingl@sH a la corriente el@ctrica en la 8ue la 7agnitu> ? >irecciBn varían cíclica7ente. *a 6or7a >e on>a >e la corriente alterna 7ás co7Fn7ente utili=a>a es la >e una on>a senoi>al GIgura 1HA 5uesto 8ue se consigue una trans7isiBn 7ás eIciente >e la energía. Sin e7;argoA en ciertas a5licaciones se utili=an otras 6or7as >e on>a 5eriB>icasA tales co7o la triangular o la cua>ra>a. 

Utili=a>a gen@rica7enteA la C) se reIere a F%u$& >. PerIl >e una on>a la 6or7a en la cual la electrici>a> llega a senoi>al los ogares ? a las e75resas. Sin e7;argoA las seDales >e au>io ? >e ra>io trans7iti>as 5or los ca;les el@ctricosA son ta7;i@n eje75los >e corriente alterna. En estos usosA el In 7ás i75ortante suele ser la trans7isiBn ? recu5eraciBn >e la in6or7aciBn co>iIca>a Go 7o>ula>aH so;re la seDal >e la C).

Corriente alterna frente a continua 

 



*a ra=Bn >el a75lio uso >e la corriente alterna viene >eter7ina>a 5or su 6acili>a> >e trans6or7aciBnA cuali>a> >e la 8ue carece la corriente continua. *a energía el@ctrica viene >a>a 5or el 5ro>ucto >e la tensiBnA la intensi>a> ? el tie75o. a>o 8ue la secciBn >e los con>uctores >e las líneas >e trans5orte >e energía el@ctrica >e5en>e >e la intensi>a>A 5o>e7osA 7e>iante un trans6or7a>orA elevar el voltaje asta altos valores Galta tensiBnH. Con esto la 7is7a energía 5ue>e ser >istri;ui>a a largas >istancias con ;ajas intensi>a>es >e corriente ?A 5or tantoA con ;ajas 5@r>i>as 5or causa >el e6ecto #oule. Una ve= en el 5unto >e utili=aciBn o en sus cercaníasA el voltaje 5ue>e ser >e nuevo re>uci>o 5ara su uso in>ustrial o >o7@stico >e 6or7a cB7o>a ? segura.

>.3 L& Le4 !e O6/ 

*a intensi>a> >e la corriente es >irecta7ente 5ro5orcional al voltaje e inversa7ente 5ro5orcional a la resistencia



Una 6uente el@ctrica con una >i6erencia >e 5otencial V A 5ro>uce una corriente el@ctrica I cuan>o 5asa a trav@s >e la resistencia R


Página 2




8. Circuito *a -e4 !e O6/A es una 5ro5ie>a> es5ecíIca F%u$& 7ostran>o la le? >e >e ciertos 7ateriales. *a relaciBn !7

..……………………………………………..…… GH.

En !#n!e; e/,-e&n!# un%!&!e+ !e- S%+e/& %ne$n&"%#n&- I  %ntensi>a> en a75erios G)H V  i6erencia >e 5otencial en voltios GVH R  Resistencia en o7ios GOH.

8. CÁLCULOS Y RESULTADOS -

CÁLCULOS

En las siguientes ta;las G$a;la /.1A $a;la /.A $a;la /.&H están escritos los >atos recogi>os en el la;oratorio.

FOCO RESISTENCIA DE CARBON 'ab#a

()*.

Voltaje y corriente hallados en el laboratorio con respecto al foco.

-

RESULTADOS

1 G$&ue I< 'V) "#n -#+ 5&-#$e+ #7en%!#+.

DIODO

V#-&e' Inen+%!& 'ab#a 5) ()+. Voltaje !'A) y corriente hallados en el 0./ 0.01 laboratorio con respecto 1 0.0 al diodo.  0.0+ & 0.02 + 0.0 / 0.1 2 0.1


V#-&e'

Inen+%!& Voltaje !'A) y corriente hallados en el 0./ con respecto 0.01 a laboratorio la resistencia de carbón. 1 0.0  0.0+ & 0.02 + 0.0 / 0.1 2 0.1 'ab#a5) ()3.

Página 


,i-ura /. r!fica de la corriente de "n foco en f"nción del #oltaje.

,i-ura .. r!fica de la corriente de "n diodo en f"nción del #oltaje.


Página 


,i-ura 0. r!fica de la corriente de "na resistencia de carbón en f"nción del #oltaje.

2 En "u- !e -#+ e-e/en#+ +e "u/,-e -& -e4 !e O6/ 4 en "u-e+ n#H E,-%ue +u $e+,ue+& SegFn la e5eriencia reali=a>a ? los >atos o;teni>osA los 7ateriales 8ue cu75len con la le? >e !7A es la resistencia >e car;BnA 5ara la cual la gráIca % vs V es una recta cu?a 5en>iente ven>ría a ser la resistencia >el 7aterial. *os 7ateriales 8ue no cu75len son el >io>o ? el 6ocoA en el caso >el 6oco se a5roi7a a cu75lir la le? >e !7 5ero no en su totali>a>.

3 P&$& un& !%
) continuaciBn se 5resentan las ecuaciones características o;teni>as 5ara ca>a resistencia<

FOCO DIODO RESISTENCIA

GNo cu75le *a le? >e !7H I  .K>>V.888 18.1V GNo cu75le *a le? >e !7H I  .18e I  .25.. GCu75le *a le? >e !7H Sa;e7os 8ue< V Q %.R entonces<

FOCO I  .K>>V.888 Si V Q 0. v Q % Q 0.0&+ ).

R

V =

Q

DIODO I  .18e18.1V Si V Q 0. volt. Q % Q 0.+&22 ). RESISTENCIA I  .25 Si V Q 0. volt. Q % Q 0.12 ).


Q

I

R  K.8K2 Q

R  1.2(

R  8

Página T


> En e- "u&- -#+ "&+#+ en ue -& "u$5& I 5+ V #7en%!& en e#+"%-#+"#,%# +e& un& $e"& !ee$/%ne -& ,en!%ene !e -& $e"& 4 ,#$ -# &n# -& $e+%+en"%& !e- e-e/en#. C#/,&$e "#n -#+ 5&-#$e+ #7en%!#+ /&nu&-/ene u+&n!# 5#-0/e$# 4 &/,e$0/e$#. Se o;serva e5eri7ental7ente en el oscilosco5io la gráIca % vs V el cual nos arroja una curva con ten>encia lineal en el caso >e la resistencia >e car;Bn >e;i>o a 8ue es un 7aterial B7ico ? 5or lo tanto no >e5en>e >e la corriente el@ctrica ni >e la >i6erencia >e 5otencial. *a graIca reali=a>a % vs V nos arroja la resistencia >el 7aterial 7e>iante su 5en>iente estos >atos se esta;lecieron 7anual7ente 7e>iante el voltí7etro SegFn la gráIca % VS V >e la resistencia >e car;Bn se o;tiene la siguiente relaciBn<

I.2V

F%u$& K. 3ráIca % vs V genera>a en el oscilosco5io 5or la resistencia >e car;Bn

Por lo tanto el valor >e la 5en>iente es 0.0.

8 En e- "&+# !e- !%#!# +e ,ue!e !e"%$ ue 6&4 un 5#-&e "$0%"# & ,&$%$ !e- "u&- "#/%en& & "#n!u"%$. Cu- e+ e- 5&-#$H Cuan>o la corriente alterna entra sin un circuito a>icional al oscilosco5io este se 7uestra >e la siguiente 7anera<

F%u$& 1. 3ráIca >e la corriente alterna sin conectarla al >io>o

Cuan>o a la entra>a >e la corriente al oscilosco5io se coloca un >io>o rectiIca>or este justa7ente co7o >ice su no7;re rectiIca la corriente ? solo >eja 5asar en un senti>o Geste es el 5rinci5io >e la conversiBn >e corriente alterna a continuaH Para nuestro caso el voltaje crítico a 5artir >el cual co7ien=a a con>ucir corriente es .(5


F%u$& 11. 3ráIca >e la corriente alterna con un >io>o rectiIca>or

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(. CONCLUSIONES 

e los resulta>os o;teni>os >e la gráIca se 5ue>e notar 8ueA no to>os los 7ateriales cu75len la le? >e !7.



Se a5ren>iB a utili=ar el )75erí7etro ? voltí7etro 5ara la 7e>iciBn >e Corriente El@ctrica ? >i6erencia >e 5otencial res5ectiva7ente.



9*e? >e !7:< Si la resistencia >e un con>uctor es in>e5en>iente >el voltaje a5lica>oA se >ice 8ue cu75le la le? >e !7.



Se o;serva 8ue la relaciBn V Q %RA no es un enuncia>o >e la le? >e !7. Un con>uctor cu75le con la le? >e !7A solo si su curva V - % es lineal esto es si R es in>e5en>iente >e V ? >e %. *a relaciBn R Q V% sigue sien>o la >eIniciBn general >e la resistencia >e un con>uctorA in>e5en>iente7ente >e si este cu75le o no con la le? >e !7.



El >io>o no es un 7aterial B7ico ?a 8ue las gráIcas 7uestran curvas no linealesA 5or lo 8ue la >e5en>encia entre la intensi>a> ? la >i6erencia >e 5otencial no es 5ro5orcionalA ?a 8ue su resistencia varia con6or7e varia la intensi>a> >e corriente.



El >io>o rectiIca la corriente ? solo 5er7ite su 5aso en un solo senti>o.

. BIBLIOGRAFÍA  





Sera?A Ra?7on> ). 9,ísica:A $o7o %%A cuarta e>iciBnA 1TTT. )s7atA Wu7;ertoA 9,ísica 3eneral %%%: / ta e>iciBnA Universi>a> Nacional >e %ngeniería. Sears A,.  Xe7ansY? A M.  (oung A W.  ,ree>7an A R. < ,isica Universitaria. Volu7en %%. Un>@ci7a e>iciBn< M@ico. Pearson e>. 00+. ,aculta> >e ciencias >e la Universi>a> nacional >e ingeniería. Manual >e *a;oratorio >e ,ísica 3eneral. 1ra e>iciBn. ,C UN% .00T.


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