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Ley de Ohm: Resistencia, Resistividad y Materiales Óhmicos - Experiencia de Laboratorio, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física Experimental

Una guía detallada para un laboratorio de física sobre la ley de ohm, incluyendo la determinación de la resistividad de un conductor tipo ohm, la diferenciación entre materiales óhmicos y no óhmicos, y la exploración de la influencia de la temperatura en la resistividad y resistencia. El documento incluye instrucciones paso a paso para el montaje del experimento, la toma de datos, el análisis de los resultados y la interpretación de los mismos.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2024/2025

Subido el 25/03/2025

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UTB Laboratorios de Física II Alberto Patiño Vanegas
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EXPERIENCIA 4
LEY DE OHM: RESISTENCIA, RESISTIVIDAD Y MATERIALES ÓHMICOS
OBJETIVOS
Hallar la resistividad de un conductor tipo ohm de forma cilíndrica.
Diferenciar entre un material óhmico y uno no óhmico.
PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO
Consulte la ley de ohm.
¿Qué es un dispositivo o material tipo ohm?
Deduzca a partir de la ley de ohm, la expresión para calcular la resistencia R de un conductor
tipo ohm de forma cilíndrica de sección transversal A , longitud L y resistividad ρ.
𝑅 = 𝜌
(1)
Donde 𝐴 = 𝜋𝑅.
Explique los factores de los cuales depende la resistencia y la resistividad de un material óhmico.
Explicar cómo afecta la temperatura a la resistividad y a la resistencia de un material óhmico.
Explique mediante una gráfica de Voltaje Vs. Corriente las diferencias entre un dispositivo o
material óhmico y otro no óhmico.
¿Cómo se calcula la resistencia de un material óhmico a partir de una gráfica de Voltaje Vs.
Corriente?
¿Cómo se calcula la resistencia de un material no óhmico a partir de una gráfica de Voltaje Vs.
Corriente?
MATERIALES
Alambres resistivos de forma cilíndrica
Calibrador pie de rey
Termómetro
Multímetro digital y multímetro analógico
Fuente de D.C.
Resistor de 500W/90mA, Bombillo de 60W/110V, Reóstato de 33Ω/3.1A
PARTE A: MEDIDA DE LA RESISTIVIDAD
Se trata de determinar el valor de la resistividad y de la conductividad de alambres conductores tipo
óhmico para una determinada temperatura.
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EXPERIENCIA 4

LEY DE OHM: RESISTENCIA, RESISTIVIDAD Y MATERIALES ÓHMICOS

OBJETIVOS

 Hallar la resistividad de un conductor tipo ohm de forma cilíndrica.  Diferenciar entre un material óhmico y uno no óhmico. PREPARACIÓN PARA EL LABORATORIO  Consulte la ley de ohm.  ¿Qué es un dispositivo o material tipo ohm?  Deduzca a partir de la ley de ohm, la expresión para calcular la resistencia R de un conductor tipo ohm de forma cilíndrica de sección transversal A , longitud L y resistividad ρ. 𝑅 = 𝜌 ௅ ஺

Donde 𝐴 = 𝜋𝑅ଶ.  Explique los factores de los cuales depende la resistencia y la resistividad de un material óhmico.  Explicar cómo afecta la temperatura a la resistividad y a la resistencia de un material óhmico.  Explique mediante una gráfica de Voltaje Vs. Corriente las diferencias entre un dispositivo o material óhmico y otro no óhmico.  ¿Cómo se calcula la resistencia de un material óhmico a partir de una gráfica de Voltaje Vs. Corriente?  ¿Cómo se calcula la resistencia de un material no óhmico a partir de una gráfica de Voltaje Vs. Corriente? MATERIALES Alambres resistivos de forma cilíndrica Calibrador pie de rey Termómetro Multímetro digital y multímetro analógico Fuente de D.C. Resistor de 500W/90mA, Bombillo de 60W/110V, Reóstato de 33Ω/3.1A PARTE A: MEDIDA DE LA RESISTIVIDAD Se trata de determinar el valor de la resistividad y de la conductividad de alambres conductores tipo óhmico para una determinada temperatura.

MONTAJE 1

Figura 1. Montaje para calcular la resistividad de un cable metálico

  1. Arme el montaje tal como lo indica la figura 1.
  2. Ajuste la escala y las sondas del voltímetro para medir resistencia. TOMA DE DATOS 1
  3. Mida con ayuda del termómetro la temperatura del alambre.
  4. Mida con ayuda del calibrador pie de rey el radio R del alambre conductor.
  5. Mida la resistencia R de un tramo de alambre de longitud L (ver figura 1). Repita el procedimiento hasta cubrir toda la longitud del alambre. Usted debe tomar entre 8 y 10 parejas de datos.
  6. Registre en una tabla los datos medidos de longitud (L) y su correspondiente resistencia (R).
  7. Repita el procedimiento para otro alambre del mismo material pero de mayor o menor diámetro y para otro alambre de diferente material. ANÁLISIS
  8. Calcule el área transversal A (en m^2 ) de uno de los alambres utilizados.
  9. Calcule, con ayuda de la expresión (1), el valor de la resistividad para cada pareja de datos llenando una tabla como la siguiente. Material: Área transversal: R (Ω) L/A (m-^1 ) 𝜌(Ω ∙ m) Promedio: 𝜌ො = Temperatura conductor (T) = Tabla 1.
  10. Repita el procedimiento para los otros alambres.

Esquema del montaje de la figura 2.

  1. Arme el montaje tal como lo indica la figura 2. Conéctelo a la salida de la fuente de D.C. No olvide colocar el selector de voltaje en cero.
  2. Coloque el cursor del reóstato (resistencia de protección R) en una posición intermedia.
  3. Ajuste la escala y las sondas del amperímetro analógico para medir una corriente del orden de los 10mA.
  4. Ajuste la escala y las sondas del voltímetro digital para medir un voltaje D.C.
  5. Pida a su profesor o auxiliar que revise el circuito antes de encender la fuente de voltaje. TOMA DE DATOS
  6. Mida la resistencia del resistor.
  7. Encienda la fuente y aumente gradualmente el voltaje hasta obtener el primer valor de corriente de la tabla número 2. Si no logra obtenerlo, realice un ajuste fino con el cursor del reóstato. Una vez obtenido el valor de la corriente registre el valor del voltaje correspondiente en la tabla 2. Repita el procedimiento para los otros valores de corriente. ANÁLISIS
  8. Grafique los datos de V vs. I registrados en la tabla 2.
  9. Obtenga la curva que mejor se ajusta a los datos mediante el MMC y determine el valor experimental de la resistencia del resistor. Compárelo con el valor medido y explique las posibles causas de error.
  10. ¿Se comporta el resistor como un dispositivo tipo óhmico? Justifique su respuesta. Resistor Voltaje V (V) Corriente I (mA) Escala de corriente 1 2 10 mA 3

100mA

Tabla 2. Para registrar los voltajes y corrientes en el resistor Bombillo Voltaje V (V) Corriente I (A) Escala de corriente 0, 5 3A

PARTE C: CARACTERISTICAS DE MATERIALES NO ÓHMICOS

MONTAJE 3.

  1. Arme el mismo circuito de la figura 2, pero remplazando el resistor por la bombilla de 60W. TOMA DE DATOS
  2. Mida la resistencia del bombillo antes colocarlo en el circuito.
  3. Encienda la fuente y aumente gradualmente el voltaje hasta obtener el primer valor de voltaje de la tabla número 3. Si no logra obtenerlo, realice un ajuste fino con el cursor del reóstato. Una vez obtenido el valor del voltaje, registre el valor de la corriente correspondiente en la tabla 3. Repita el procedimiento para los otros valores de voltaje.
  4. Desconecte el bombillo y mida su resistencia rápidamente. ANÁLISIS
  5. Grafique los datos de V vs. I registrados en la tabla 3.
  6. Obtenga la ecuación de la curva que mejor se ajusta a los datos mediante el MMC.
  7. Determine a partir de la gráfica el valor experimental de la resistencia del bombillo antes y después de conectarlo. Compárelo con el valor medido y explique las posibles causas de error.
  8. ¿Se comporta el resistor como un dispositivo tipo óhmico? Justifique su respuesta. Realice conclusiones de cada una de las experiencias.

Material  ( .m)

Plata Cobre Aluminio Tungsteno Plomo Constantán (Ni+Cu) Aleación de Fe y Ni Carbón Agua salada Germanio 1,6x 10 -^8 1,7x 10 - 2,7x 10 - 5,6x 10 - 2,1x 10 - 4,91x 10 - 1,7x 10 - 3,5x 10 - 2,0x 10 - 5,0x 10 -

Oxido de cobre (CuO) Agua destilada Vidrio Aceite de transformador Caucho 1,0x 103 5,0x 103 1,0x 1012 2,0x 1014 1,0x 1015 Tabla 4. Valores de resistividad de algunos materiales a 20ºC.