Practicas de Instrumentos de Medición

Prácticas de Instrumentos de Medición Dariela Acosta, Brianith Navarro y Amilkar Gómez Profesor Jaime Márquez. Grupo GD1 – Mesa 2. 31-08-2009 Laboratorio de Física de Campos, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla RESUMEN Antes de la práctica desarrollada nos adentramos en el tema probando la conductividad eléctrica de diferentes tipos de materiales experimentalmente; si estos eran buenos conductores podrían encender una bombilla. La oposición de una sustancia al paso libre de electrones se le denomina Resistividad. Esta se halla al medir cierto tipo de propiedades físicas o eléctricas como la longitud, el área y la resistencia. En el experimento cuantificamos estas propiedades en un alambre como muestra de un material desconocido, definiendo por medio de un ohmímetro la resistencia por longitudes variables aumentadas secuencialmente en 0.5 m. El producto del área de la muestra del material, con diámetro de 0.50x10-3m, y la resistencia entre la longitud de este es igual a la resistividad; esta propiedad es única en cada tipo de material y se mantiene constante en una determinada temperatura. Así podemos concluir de qué tipo es el material medido. Palabras claves Resistencia, resistividad, conductividad ABSTRACT Before the practice developed we enter in the theme by testing the electrical conductivity of different types of material experimentally, if these were good drivers, they could light a bulb. The opposition of a substance to the free passage of electrons is called resistivity. This is found by measuring some kind of physical or electrical properties such as length, area, and the resistance. In the experiment we quantify these properties of a wire as sample of unknown material, defining by an ohmmeter the resistance for variable lengths increased sequentially by 0.5 m. The product of sample area of the material, with diameter of 0.50x10-3m, and the resistance between the lengths of this is equal to the resistivity; this property is unique on each type of material and it remains constant on a determined temperature. Thus we conclude what kind of type is the measured material. Keywords Resistance, resistivity, conductivity. 1. INTRODUCCIÓN Una de las propiedades intrínsecas de un material es la resistividad que se opone al paso de la corriente, esta siempre será constante en cada uno y puede hallarse a través de su longitud, área y resistencia. El objetivo de la siguiente experiencia es analizar los datos tomados, antes nombrados, y encontrar el material desconocido en base a su resistividad. 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS Previo a la experiencia desarrollamos conceptos e instrumentos descritos a continuación: Resistencia: Un material será más resistente a otro cuando, existiendo una diferencia de potencial igual entre los extremos de los dos materiales, en uno habrá más corriente eléctrica que lo atraviese que el otro. La resistencia eléctrica se representa con la letra R, y tiene como unidad el Ohmio que a su vez se representa como Ω. Las resistencias son muy variadas dependiendo de la necesidad del circuito y se miden de acuerdo a unas franjas de colores que poseen mediante un código de colores, también mediante un Ohmímetro. Ohmímetro: Un ohmio es la resistencia de un conductor que, con una diferencia de potencial de un. voltio, deja pasar una corriente de un amperio de intensidad. El diseño de un óhmetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego mediante un galvanómetro medir la corriente que circula a través de la resistencia. Resistividad: Es la dificultad al paso de la corriente y se debe a que los núcleos de los átomos del material resistente atraen a los electrones que se desplazan a su través. Como cada material tiene distintas características atómicas, tienen también resistividades diferentes. Debemos observar que al hablar de resistencia de materiales se habla de resistividad, y es porque la resistencia de un material no solo depende de la resistencia de su sección, sino que además depende de la longitud. La resistividad se representa por ρ y su unidad de medida es Ω*m. No es una característica estrictamente constante de los materiales, ya que varía con la temperatura, por ejemplo, en los conductores metálicos la resistividad aumenta al incrementar la temperatura (Tabla.1). Para la Resistencia de un material aparece un caso donde el área es inversamente proporcional a la resistencia (Fig.1) y otro donde la longitud es proporcional a la resistencia (Fig.2) 1882140-44450R∞1A Fig. 1. Relación entre resistividad y área 131064034290 R∞L Fig.2. Relación entre resistividad y longitud MaterialResistividad( 20°C-25ºC)(Ωm)Plata1,55 x 10-8Cobre1.70 x 10-8Oro2.22 x 10-8Aluminio2.82 x 10-8Níquel6.40 x 10-8Orocromo340 x 10-9Niquelina440 x 10-9Resistina500 x 10-9Mercurio960 x 10-9Cromoníquel1.2 x 10-6Bismuto1.3 x 10-6 Tabla 1.Resistividad de algunos materiales Conductividad: Es la capacidad de un material o sustancia para dejar pasar con facilidad y a través de sí la carga eléctrica o los electrones. 3. DESARROLLO EXPERIMENTAL Para llegar a la finalidad de esta experiencia, analizamos las propiedades físicas de una muestra de alambre; delgado, flexible, plateado brillante y hallamos su resistividad por medio de su longitud, área y resistencia. Para hallar el área tomamos el diámetro dado, de donde encontramos el radio Ecuación (1.1) r =d2 Luego obtenemos el área Ecuación (1.2) A=πr2 1815465196215 Fig. 3. Toma de Resistencia del material A continuación tomamos la resistencia (Fig.3) de cada sección de alambre por medio de un ohmímetro, introduciendo las salidas en los extremos de la primera sección y moviendo una de las salidas para tomar la resistencia(R). El alambre tiene una longitud total de 6,5m (L) y cada sección consta de 0,5m. Ya con estos datos hallamos la resistividad despejándolo por medio de la formula: Ecuación (1.3) R=ρLA 4. CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Toma de datos d=0.50x10-3m (diámetro) De (1.1); r =0.50×10-3m2=2.5×10-4 De (1.2); A=π(2.5×10-4m)2=1.96×10-7 De (1.3) deducimos que; ρ= R×AL Donde ρ es resistividad, A es el área, L es longitud y R resistencia, entonces: L(m)R(Ω)A(m2)ρ (Ωm)0.54.51.96x10-71.76x10-61.08.71.96x101.71 x10-61.512.41.96x101.62x10-62.016.51.96x101.62x10-62.520.31.96x101.59x10-63.024.41.96x101.59x10-63.528.31.96x101.58x10-64.032.21.96x101.58x10-64.536.61.96x101.59x10-65.040.11.96x101.57x10-65.544.11.96x101.57x10-66.048.01.96x101.57x10-66.552.01.96x101.57x10-6 Tabla 2. Datos de variables experimentales Análisis de Resultados Al observar los datos obtenidos mediante la ecuación de resistencia, notamos: Con una temperatura promedio entre 20°C y 25°C que mantenía el laboratorio, la resistividad del material se mantiene constante en los 4 últimos valores (Tabla.2); esto nos lleva a su supuesta confiabilidad. Tomando el último valor, y sabiendo que la resistividad es una propiedad intrínseca del material, lo comparamos con la tabla de datos (Tabla.1). Como es una práctica de laboratorio, los valores no son exactos y existe un porcentaje de error por parte del aparato de medición, en este caso, el Ohmímetro. El valor más cercano de la Tabla. 1. al obtenido en la experiencia (Tabla. 2). Es el “Bismuto” pero consideremos sus propiedades físicas (Tabla. 3.). BismutoColorBlanco rojizo o amarillentoRayaBlanco plataBrilloMetálicoDurezaDe 2 a 2.5Densidad9.8 g/cm3ÓpticaOpaco, de color blanco rosado. Fuertemente anisótropo.OtrasConductor y frágil Tabla 3. Algunas propiedades del Bismuto La muestra de material en el laboratorio era un alambre plateado, brillante y un poco flexible, según la Tabla 3. Debería ser opaco de color rojizo pero al notar este absurdo obstamos por el siguiente valor más cercano, en este caso el “Cromoníquel” con un valor del 1.2x10-6 Ωm. Ciertamente este es muy lejano al valor obtenido en la práctica, por lo mismo consideramos el margen de error del ohmímetro. 5. CONCLUSIONES De dicha práctica deducimos los siguientes puntos: La resistividad se mantiene constante si utilizamos únicamente la misma temperatura durante el experimento. Los valores de la resistividad pueden variar dependiendo de la temperatura, pero si la mantenemos al mismo nivel, está tendrá un valor aproximado al real. No solo tendremos en cuenta la resistividad de un material, sino sus propiedades físicas para diferenciarlo. El Cromoníquel tiene una resistividad baja por lo tanto es buen conductor. BIBLIOGRAFÍA SERWAY, Raymond. Física. Tomo II. 6° edición. Ed. Mc Graw Hill. México. 2002. SEARS, Francis; ZEMANSKY, Mark. Física Universitaria. Volumen. 9° edición Ed. Pearson Educación. México. 2000. Prácticas de Tecnología Eléctrica, Medidas Eléctricas, Departamento de Ingeniería Eléctrica [En línea]: ,[object Object]

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