GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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Teoría y  experimento en un circuito eléctrico

 

Introducción

 

Esta práctica, dado que   el    material   empleado es  barato, y sencilla de montar, puede ser realizada en casa por los alumnos. Recomendamos que sean dos alumnos los que trabajen en equipo. Aun cuando es posible realizarla con un solo multímetro, si operan  dos alumnos con dos multímetros ahorra mucho tiempo.

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Material

 

Una   resistencia   fija ,  r1,= 100 W nominales

Tres resistencias denominadas r2 de valores   próximos   a 5 W, 10 W y 27 W

Juego de resistencias para formar una resistencia variable   designada con R.

Multímetro

Pila de petaca

Tres pilas de petaca en serie

Cables de conexión

Pinzas de cocodrilo

 

En la figura 1 se representa el esquema del dispositivo  y en las  fotografías 1 y 2 el circuito real

 

Fig.1

 

 

En el experimento se hacen tres tandas de medidas, en las tres son fijos e , e2  y  r1=100 W nominales. En cada tanda r2 toma   valores próximos a 5 W , 10 W  y 27 W.. R es la resistencia variable con diez o doce valores diferentes   para cada una de las tres tandas. Todos los valores citados deben medirse con el multímetro. Las fuerzas electromotrices se miden al final de cada tanda y las resistencias cada vez que se coloquen en el circuito

 

 

Fotografía 1. El circuito está formado por tres pilas iguales conectadas en serie cuya fuerza electromotriz  se designa con e1;  una pila nombrada como e2, r1 = 100 W nominales , una resistencia r2 y una resistencia variable R y el multímetro  como amperímetro en corriente continua. El valor de R determina  que la corriente sea positiva .

 

 

Fotografía 2.-Respecto de la fotografía 1 se ha cambiado únicamente La resistencia variable R y en este caso la corriente es negativa. Por consiguiente si en un caso la corriente es positiva y en otro negativa tiene que haber un valor de R  para el cual la corriente sea nula.

 

 

 Teoría del experimento

 

En la figura 1, I1 es la intensidad que pasa por el grupo de tres pilas y por r1. I2 pasa por la resistencia variable R y r2 está recorrida por I1 e I2. Se toma como sentido positivo el contrario a las agujas del reloj.

Para la malla total del circuito

Para la malla inferior

 

 

 

La intensidad que circula por el amperímetro es

 

 

El análisis del numerador de la ecuación (1) nos indica que la intensidad  IA puede ir en un sentido y en el contrario dependiendo del valor de R y que, por tanto, habrá un valor de R para el que  IA sea cero.  Veamos   para  qué valor de R la intensidad que pasa por el amperímetro es nula

 

 

La ecuación (2) nos dice que la resistencia R que hace nula la corriente que pasa por el amperímetro no depende de r2. En esta práctica  comprobaremos si esta deducción teórica lo confirma el experimento y además  compararemos los valores experimentales con los proporcionados por la ecuación (1).

 

Modo de operar

 

Nota importante. El circuito solamente debe estar cerrado cuando se tomen las medidas y esta operación debe realizarse con mucha rapidez para impedir que las pilas se descarguen.

 

1) Monte el circuito de la figura 1 con la primera resistencia r2 , la de valor próximo a 5 W. Mida el valor de esa resistencia con el multímetro utilizado como óhmetro

                                                          

                                                           r2=

 

Coloque sucesivamente resistencias R  medidas  con el óhmetro y anote para cada una el valor leído en el amperímetro con su signo que puede ser negativo o positivo.

 

Anote los valores medidos en la tabla IA

 

Tabla I A

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA/mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al final de estas medidas determine las fuerzas electromotrices e1 y e2

 

 

Calcule la intensidad de la corriente mediante la fórmula (1). Emplee en ella los valores medidos de las resistencias y de las fuerzas electromotrices. Esta intensidad la denominamos teórica..Anote los valores en la tabla IB

 

 

Tabla IB

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA/mA(teórica)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) Represente en una misma gráfica la intensidad experimental y la teórica frente a R. Compruebe para que valor de R se anula la corriente IA,  compare este valor  con el proporcionado por la ecuación (2)

 

 

3) Cambie la resistencia r2 por la de valor próximo  10 W y opere como anteriormente. Los resultados aparecen en la tabla IIA

 

                                                     r2 =

 

Tabla I IA

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA/mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al final de estas medidas determine las fuerzas electromotrices e1 y e2

 

 

Calcule la intensidad de la corriente mediante la fórmula (1). Emplee en ella los valores medidos de las resistencias y de las fuerzas electromotrices. Esta intensidad la denominamos teórica..Anote los valores en la tabla IIB

 

 

Tabla IIB

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA/mA(teórica)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) Represente en una misma gráfica la intensidad experimental y la teórica frente a R. Compruebe para que valor de R se anula la corriente IA,  compare este valor  con el proporcionado por la ecuación (2).

 

5) Cambie la resistencia r2 por la de valor próximo  27 W y opere como anteriormente. Los resultados aparecen en la tabla IIIA

 

                                                           r3=

 

Tabla IIIA

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA/mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Al final de estas medidas determine las fuerzas electromotrices e1 y e2

 

 

Calcule la intensidad de la corriente mediante la fórmula (1). Emplee en ella los valores medidos de las resistencias y de las fuerzas electromotrices. Esta intensidad la denominamos teórica..Anote los valores en la tabla IIIB

 

Tabla IIIB

 

R/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IA/mA(teórica)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6) Represente en una misma gráfica la intensidad experimental y la teórica frente a R. Compruebe para que valor de R se anula la corriente IA,  compare este valor  con el proporcionado por la ecuación (2).

 

7) haga dos nuevas gráficas en la primera coloque los valores experimentales de las res medidas. En la segunda coloque los valores teóricos de las tres medidas. Compárelas y decida si se ha alcanzado el objetivo expresado al final del apartado teoría del experimento..

 

 

 

 

 

 

 

 

SOLUCIONARIO