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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
NOMBRE DEL ESTUDIANTE : Alexander Javier Puglla Rojas FACULTAD :Facultad de Filosofía, Letras y Ciencias de la Educación CARRERA : Pedagogía en las Ciencias Experimentales Informática
FECHA: 21 / 08 /202 1
SEMESTRE :
Cuarto
PARALELO :
A
GRUPO N. 5 PRÁCTICA N °. 7
Objetivos
- Analizar los factores geométricos que definen la resistividad de un conductor.
- Medir la resistividad de materiales conductores de la electricidad.
- Comparar la resistividad de un conductor de cobre con otro de níquel-cromo. Equipo de Experimentación
- Fuente de corriente continua.
- Voltímetro A ± 0,001(V).
- Amperímetro A ± 0,001(A).
- Tablero de resistencias (conductores).
- Regla métrica A ± 10−2 (m).
- Material de conexión. Fundamento Conceptual TEMA: Resistividad Eléctrica
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
CENTRO DE FISICA
Resistividad eléctrica, definición, ecuación, unidades de medida en el S.I. Nombre: Alexander Javier Puglla Rojas Carrera: Pedagogía en las Ciencias Experimentales Informática Paralelo: 4 “A” Fecha: 05 de agosto del 202 1
Resistividad Eléctrica
Utilidad de conductores de baja resistividad eléctrica y de conductores de alta resistividad. Factores geométricos que definen la resistencia de un conductor. Esta se determina por lo largo del conductor, es decir, que a mayor longitud de un conductor mayor es la resistencia de este, en otras palabras, la resistencia de un conductor es directamente proporcional a su longitud. La resistividad o resistencia específica es una característica propia de los materiales y tiene unidades de ohmios–metro, y nos indica que tanto se opone el material al paso de la corriente eléctrica. La resistencia específica tiene como
ecuación: R = ρ ∗
o ρ = R ∗
- A es el área transversal medida en metros al cuadrado (𝑚^2 ).
- ρ es la resistividad medida en ohmios- metro.
- l es la longitud del material medida en metros.
- R es el valor de la resistencia eléctrica en ohmios. Bibliografía
- SERWAY-J. Física para Ciencias e Ingeniería. Vol. 7, Editorial Thomson (2006).
- Araujo, S. Generalidades de electricidad magnetismos y electrónica, 4to tomo, Ecuador. 1992.
- Villalobos, G. Física 3 Electricidad. 1ra Edición, México, 20 04. La Longitud Conductores de baja resistividad eléctrica. Se los denomina materiales de alta conductividad y tienen baja resistividad. A estos corresponden materiales que son empleados, para transportar corriente eléctrica con una baja perdida y tenemos como ejemplo el cobre, plata, aluminio y ciertas aleaciones como el bronce. Conductores de Alta resistividad eléctrica. Tenemos entre ellos las aleaciones de cobre y níquel que poseen coeficientes de resistividad relativamente bajos respecto a otras aleaciones además de ello también disponemos de aleación de cromo y níquel con la adición de hierro, se obtiene un aumento de la resistividad y menor costo, pero los conductores no son aptos para trabajar a temperaturas. Esta es determinada por el espesor o diámetro del conductor, es decir, que un conductor de gran diámetro tiene menos resistencia que los conductores con menor diámetro. La razón es que un conductor con mayor diámetro tiene más electrones libres por unidad de longitud que un conductor de menor diámetro del mismo material. Sección transversal En los materiales o conductores, la resistencia cambia al cambiar la temperatura, o sea, que un aumento de temperatura causa un aumento de resistencia. Los materiales que responden en esta forma se dice que tienen un coeficiente de temperatura positiva, esto quiere decir que un material con estas características, su resistencia aumentaría al aumentar la temperatura y se reduciría al disminuir la temperatura. Temperatura
Cuestionario
1. Analice los valores registrados en la última columna de la tabla 1. ¿Qué miden?, ¿Cómo **son entre ellos?, ¿Teóricamente cómo deberían ser?
- Graficar y analizar R=f(L), con los valores de la tabla 1.
- Determinar el valor, dimensiones físicas, unidades de medida de la constante de** proporcionalidad de la relación entre la resistencia y la longitud del conductor de Ni- Cr. Explicar a qué magnitud eléctrica corresponde. Comparar con las magnitudes que se mantuvieron constante en las mediciones e indicar la relación que hay entre ellos. R L Ω m 0,0000000 0, 0,4166667 0, 0,9375000 0, 1,2142857 0, 1,5000000 0, 1,9000000 0, 2,5000000 1, Los valores obtenidos representan la resistividad que posee el material Ni-Cr, el cual tiene como unidad de medida Ωm (Ohmio- metro), el cual fue obtenido de la formulación entre resistencia, el área y la división para la longitud, teóricamente debería ser valores constantes la resistividad para todos los casos de la longitud y siendo de un solo material aun así su variación es mínima. 0,20; 0, 0,40; 0, 0,60; 1, 0,80; 1, 0,90; 1, 1,00; 2, 0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,
R=f(L)
Resistividad (
Longitud (m) ∆𝑹= 2 , 5 − 1 , 2142857 ∆𝑹= 𝟏, 𝟐𝟖𝟓𝟕𝟏𝟒𝟑 𝜴 ∆𝑳= 1 − 0 , 60 ∆𝑳= 𝟎. 𝟒𝟎 Análisis Matemático o Constante de proporcionalidad (k) 𝒌 =
𝒌 = 𝟑, 𝟐𝟏𝟒 (Ω)/m Unidades de medida 𝒌 =
Dimensiones físicas 𝑲 =
𝑨𝟐^ ∗ 𝒔
𝑨𝟐^ ∗ 𝒔𝟑
Magnitud Eléctrica 𝒌 =
La constante de proporcionalidad entre la resistencia y longitud del conductor representa la resistividad por unidad de área. Escala: 1 Ω = 0,50 cm 1m = 0,20 cm
**4. Graficar y analizar R=f(S), con los valores de la tabla 2.
- Si el diagrama anterior no es función lineal, utilizar el respectivo artificio matemático** y linealizarlo. Explicar cómo se ha procedido y para qué hacerlo. R 1/S Ω 1/m 3,83333333 3, 2,5 1, 1,5 1, 0 0 R S Ω 10 m^ 3,83 0, 2,50 0, 1,50 0, 3,312277692; 3, 1,989436789; 2, 1,223798101; 1, 0 0, 1 1, 2 2, 3 3, 4 4, 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3, Los valores obtenidos que se mantuvieron constantes entre la relación de la resistividad y el área son diferentes, pero hablando teóricamente deben ser iguales y claramente se observa que no son los exactos esto se debe a que hay un margen de error generado en la medición. 0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,
R=f(S)
Resistividad (
Área o S ( 𝒎𝟐 ) La grafica de la resistencia en función del área de la superficie es una hipérbola lo que representa la proporcionalidad inversa entre dichas magnitudes lo que se quiere llegar aes que mientras una incrementa la otra disminuye. Resistividad (
Inversa de S (
𝟏 𝒎𝟐
R=f(1/s)
Para poder linealizar la grafica anterior se obtuvieron valores inversos al área dando como resultado una línea recta en la grafica con pendiente positiva el cual representa que si hay proporcionalidad directamente entre la resistencia y la inversa del área. ∆𝑹= 3. 83 − 1 , 5 ∆𝑹= 𝟐. 𝟑𝟑 𝜴 ∆𝟏 𝒔 = 3 , 31227769 − 1 , 2237981 ∆𝟏 𝒔 = 𝟐, 𝟎𝟖𝟖 𝟏 𝒎𝟐 Escala: 1 Ω = 0,50 cm 1 𝑚^2 = 0,10 cm Escala: 1 Ω = 0,5 cm (1) 1 𝑚^2 = 0,5 cm
8. Resumir las conclusiones encontradas e indicar de qué factores geométricos depende la resistencia de un conductor. ¿Cuál es la ecuación general?
- La resistencia eléctrica es directamente proporcional a la longitud del conductor como se lo ve en la gráfica de la pregunta 2.
R=f(L)
- La resistencia eléctrica es inversamente proporcional al área de la sección trasversal del conductor como se lo puede apreciar en la gráfica de la pregunta 5.
R=f(1/s)
- Los factores geométricos que afectan a la resistencia de un conductor es la longitud y el área de la sección transversal, es decir, si tenemos una mayor longitud existirá mayor resistencia y si tenemos una mayor área de la sección transversal será menor su resistencia.
- Calculo o Ecuaciones
- Área 𝑺 = 𝝅 ∗
Donde ∅ es el diámetro del conductor 𝑺 = 𝝅 ∗
Donde 𝐼 𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑦 𝑉 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒. 𝑹 =
Conclusiones
- Un material con una resistividad eléctricamente alta tendrá una conductividad baja, es un aislante eléctrico y un material con una resistividad baja tendrá una conductividad alta el cual será un buen conductor eléctrico y en el caso de la experimentación el Ni-Cr posee mayor resistividad que el cobre, pero el cobre es un mejor conductor eléctrico.
- En la variación de la resistencia eléctrica se comprobó que con respecto a la longitud y el área de un conductor así el área tendrá un aumento haciendo que la resistencia disminuya facilitando el paso de electrones y en tal caso de que la longitud aumentara su resistencia aumentara también. Bibliografía
- Sears F. y Zemansky M. (2009). Física universitaria con física moderna. México D.F., México: Pearson Educación.
- Tippens P. (2001). Física, conceptos y aplicaciones (6ª ed.). México D.F., México: McGraw-Hill Interamericana Editores, S.A.
