GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
para imprimir(pdf)
volver a inicio

CIRCUITO ELÉCTRICO 1 (R constante)

Fundamento

Un  circuito  eléctrico  sencillo  consta de una  fuente de  corriente continua variable (F), un interruptor (I), un amperímetro (A), una resistencia  (R) y un voltímetro (V).

SOLUCIÓN

Fig.1a

Fig 1b

Las tres  magnitudes inherentes  al circuito  son:  la  intensidad, medida con  el amperímetro, la caída de tensión en la resistencia, medida con el voltímetro y la resistencia R.

En este experimento se pretende comprobar qué relación mantienen entre sí dos de esas magnitudes cuando una de ellas es constante. Se deja constante en todo el experimento la resistencia y se hacen medidas de la intensidad de la corriente y de la diferencia de potencial en la resistencia.

La fuente de corriente continua variable nos permite cambiar las magnitudes anteriores.

Si se compara el esquema de la figura 1a con el circuito real (fig. 1b) se observa que el circuito está resaltado en las fotografías por cables de color azul, mientras que el voltímetro se desvía a otro circuito mediante cables negros.

El amperímetro, el interruptor, la fuente de alimentación y la resistencia están dentro del circuito y por eso se dice que el amperímetro se coloca en un circuito en serie. En cambio el voltímetro se pone en el circuito  aparte y por eso se dice que el voltímetro se sitúa en derivación.  

La resistencia empleada es siempre la misma y vale  220 W. Este es el dato dado por el fabricante.   

 

Fotografías

En la fotografía 1 se muestra el circuito real que corresponde al esquema de la figura 1a. El valor de la resistencia aparece escrito en negro (y es el mismo en todas las medidas).

La intensidad  y la caída de tensión son variables, lo cual se consigue cambiando la salida de la fuente de alimentación.

En la fotografía 1 se pueden ver la lectura del amperímetro (1,53 mA) y del voltímetro (0,34 V).

Esta lectura y el resto de las medidas se hallan en la fotografía 2, donde se observa que las lecturas del amperímetro y del voltímetro cambian. En la fotografía  2, en lugar de poner una fotografía completa para cada medida (como la de la foto1), se muestran  solamente las lecturas de los aparatos de medida.

Foto 1

Foto 2

 

 Coloque los valores de la fotografía 2 en la Tabla 1 y complete todas las columnas. 

Tabla 1 

Intensidad

 I/mA

Intensidad

 I/A

Diferencia de potencial  DV/V

R =DV/I

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas 

a) Represente la intensidad en amperios  en el eje de abscisas  y la caída de tensión en voltios  en el eje de ordenadas. Obtenga la ecuación matemática que relaciona ambas magnitudes.

El cociente entre el voltaje y la intensidad es precisamente el valor de la resistencia. Matemáticamente se expresa.

                                                                     

Es la llamada ley de Ohm. Los circuitos que cumplen esta relación se llaman óhmicos.

Existen dispositivos, que  colocados en un circuito en lugar de esta resistencia,  para los que la intensidad y la caída de tensión  no siguen una ley lineal.

Cálculo de errores en la medida de R

Tanto el amperímetro como el voltímetro dan valores que están afectados de cierta incertidumbre y ello se traduce en el error  con que podemos dar el valor de R.

Los fabricantes de los aparatos proporcionan en los manuales que adjuntan con éstos, el error que tienen las medidas en sus distintas escalas, el correspondiente a los aparatos aquí empleados y en las escalas usadas, es  el 0,8% de la cantidad medida y a ese valor se le añade una décima, si la lectura del aparato aprecia décimas, una centésima, si aprecia centésimas y una milésima, si aprecia milésimas.

Ejemplo.

Lectura del voltímetro 1,98 V (hasta las centésimas).

          

Lectura del voltímetro con su incertidumbre

Lectura del amperímetro  I = 8,86 mA (hasta las centésimas).

              

Lectura del amperímetro con su incertidumbre,  , para pasarla  a amperios se divide por 1000.

Lectura del amperímetro

Siguiendo este ejemplo, complete la tabla 2 de las lecturas del voltímetro y del amperímetro con sus incertidumbres. Para hallar el cociente , calcule el error relativo en D V y el error relativo en I,  sume esos errores relativos y calcule la incertidumbre para cada valor de R.

Ejemplo.

                      ;                 error relativo de 

                      error relativo en  

 

Calculamos  ,    Error de R = 1,5 %+0,9 % = 2,4%,

 

Hallamos el 2,4 % de 223 W  que vale

 

El valor de R con su incertidumbre es    

        Tabla 2

Intensidad 

 I/mA

Intensidad

 I/A

Diferencia de potencial 

DV/V 

 

R =DV/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un valor de R con su incertidumbre se calcula hallando  el valor medio de R de la Tabla 2 y el valor medio de las incertidumbres. El resultado es