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Laboratorio de Física Electromagnética, Noviembre del 2011
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Resistencia eléctrica y Ley de Ohm
Arzuza Sergio1, Bohórquez José
2, GiraldoDavid
3, Vergara Diana
4
1,2, 3, 4Estudiantes de Ingeniería Química, Universidad del Atlántico.
Resumen
En el presente artículo resalta los resultados de un laboratorio desarrollado cuyo objetivo principal es comprobar la ley Ohm que expresa la proporcionalidad entre el voltaje y la corriente eléctrica de un circuito, dicha corriente es limitada por
la resistencia del conductor una propiedad del material con que esta hecho. Para lograrlo se realizó un montaje sobre una
protoboard de tres tipos de circuitos: el primero con una resistencia desconocida con variación de voltaje y medición de co-
rriente, el segundo con una resistencia conocida con una variación de voltaje y medición de corriente y el tercero con un voltaje fijo además de una variación de resistencia y medición de corriente. De esta forma se logró demostrar que el voltaje
y la corriente son directamente proporcionales, con una pendiente la cual llamamos resistencia.
Palabras claves: voltaje, corriente, resistencia, Ley de Ohm.
Abstract
In the present article it highlights the results of a developed laboratory which principal aim is to verify the law Ohm that
expresses the proportionality between the voltage and the electrical current of a circuit, above mentioned current is limited by the resistance of the driver a property of the material with which this done. To achieve it an assembly was realized on a
protoboard of three types of circuits: the first one with a resistance not known with variation of voltage and measurement of
current, the second one with a resistance known with a variation of voltage and measurement of current and the third party
with a fixed voltage besides a variation of resistance and measurement of current. Of this form it was achieved to demon-strate that the voltage and the current are directly proportional, with a slope which we call resistance.
Keywords: Voltage, electric current, resistance, law Ohm.
1. Introducción
En un circuito eléctrico el valor de la corriente eléctrica
depende tanto del voltaje (Diferencia de potencial) y de la
resistencia que opone el material conductor al flujo de dicha
corriente, este último se conoce como resistencia eléctrica.
La ley de Ohm propuesta en 1827 por George Ohm expresa
formalmente lo anterior como: El voltaje (V) medido en
voltios ( al que está sometido un dispositivo eléctrico es
directamente proporcional a la intensidad de la corriente que
lo atraviesa (I), la cual se mide en amperios ( . La anterior
relación se expresa como:
Donde el factor R es la expresión para la resistencia eléctri-
ca que se mide en Ohmios ( ) con símbolo (Ω).
Existe además, una expresión vectorial para la ley de Ohm,
es la proporcionalidad entre la densidad de corriente eléctri-
ca (J) y el campo eléctrico (E):
El término se conoce como conductividad eléctrica, y es
el inverso de R.
El concepto de de resistencia se explica en base de que
todas las cargas en un campo eléctrico tienden a un movi-
miento de aceleración continua que dentro de un material
conductor se ven retrasadas por sus constantes choques con
los núcleos atómicos del conductor. La cantidad promedio
de choques es una magnitud que depende del tamaño y
cantidad de átomos del material por unidad de volumen.
La resistencia de los cuerpos frente a una corriente eléctrica
depende de la longitud (L) y sección transversal (A) de
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dicho cuerpo y la resistividad (ρ) del material con que está
hecho. Se expresa como:
La resistividad se ve afectada por los cambios de temperatu-
ra (T), generalmente se observa que es proporcional.
En la práctica los materiales que verifican la ley de Ohm, es
decir, aquellos en donde la intensidad de corriente es pro-
porcional a la diferencia de potencial entre sus extre-
mos, se denominan materiales óhmicos. Aquellos en los
que la intensidad no depende linealmente de la diferen-
cia de potencial entre los extremos se llaman materiales no
óhmicos.
En esta experiencia de laboratorio se busca comprobar es-
pecíficamente la premisa de la ley de ohm, es decir la pro-
porcionalidad existente entre la corriente eléctrica que fluye
sobre un conductor y el voltaje aplicado al circuito.
2. Procedimiento
Durante el desarrollo de la experiencia fue importante saber
configurar los equipos de medición (amperímetro y voltíme-
tro), los cuales fueron dos multimetros con dos configura-
ciones distintas. El primero conectado en serie abriendo el
circuito para medir amperios y el otro conectado en paralelo
para medir voltaje (ver Figura 1).
Fig. 1. Configuración del multimetro tanto para medición de volta-
je (parte a), como de corriente (parte b).
Parte I – Circuito con resistencia fija desconocida
(bombillo), variando voltaje y midiendo corriente:
Se realizó el montaje del circuito (ver Figura 2) con una
resistencia (bombillo), una protoboard, un conector y dos
multimetros (uno conectado en serie como amperímetro y el
otro conectado en paralelo como voltímetro), todo conecta-
do a una fuente que alcanza los 15 Voltios.
Se configuró el amperímetro con lecturas en amperios y el
voltímetro con lecturas en voltios. A paso seguido se toma-
ron medidas de la corriente a medida que se incremento el
voltaje a partir de 2 Voltios con incremento de 2 Voltios por
lectura hasta llegar a los 14 Voltios, se consignaron los
datos para el posterior análisis.
Fig.2. Montaje realizado para la primera parte de la experiencia.
Parte II – Circuito con resistencia fija conocida,
variando voltaje y midiendo corriente:
En esta parte de la experiencia, se cambió el bombillo de
resistencia desconocida en la parte I por una resistencia de
150 ohmios en la protoboard, y manteniendo el resto del
montaje igual al anterior (ver Figura 3).
Fig. 3. Circuito usado para las partes II y III de la experiencia, en donde se reemplaza la bombilla con resistencia desconocida por
resistencias de valores conocidos.
Con el montaje ya realizado, a partir de 1 Voltio se aumentó
voltaje al tiempo en que se media corriente con un incre-
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mentó de 1 Voltio, se anotaron los datos y se organizaron en
una tabla para su posterior análisis.
Parte III – Circuito con voltaje fijo, variando la
resistencia y midiendo corriente:
Para la ultima parte de la experiencia, con la fuente de vol-
taje se tomo un valor fijo (12 Voltios), y con el mismo mon-
taje de la parte II, se cambiaron las resistencias a la vez que
se media la corriente dentro del circuito. Los valores de
resistencias fueron de 470, 100, 150, 220 y 330 ohmios, los
cuales fueron tabulados con sus respectivas mediciones de
corriente para el análisis de la experiencia (ver Figura 3).
3. Análisis y Resultados
Parte I –Circuito con resistencia fija desconocida
(bombillo), variando voltaje y midiendo corriente:
Luego de variar el voltaje con la fuente y de medir la co-
rriente para cada cambio, con una resistencia desconocida
(bombillo), se tabularon los datos mostrados en la Tabla no.
1.
Tabla No. 1 Voltaje Vs. Corriente (R desconocida).
Voltaje Corriente
2V 0,09mA
4V 0,13mA
6V 0,17mA
8V 0,20mA
10V 0,23mA
12V 0,25mA
14V 0,27mA
Con los datos de la Tabla No. 1 se construyó una grafica
llamada Voltaje Vs. Corriente, en donde el primero toma los
valores de las ordenadas y la segunda el de las abscisas. Así,
de acuerdo a la ecuación (1), se obtuvo un valor de resisten-
cia de la bombilla, el cual era desconocido de 65,40 ohmios
(ver Figura 4).
Fig. 4. Gráfica Voltaje (V) contra Corriente (A), en donde se halla
la función correspondiente con la ecuación (1) y la pendiente (R).
Parte II –Circuito con resistencia fija conocida,
variando voltaje y midiendo corriente:
Luego de variar el voltaje con la fuente y de medir la co-
rriente para cada cambio, con una resistencia conocida (150
Ohmios), se tabularon los datos mostrados en la Tabla no. 2.
Tabla No. 2 Voltaje Vs. Corriente (R conocida).
Voltaje Corriente
1V 6,6mA
2V 13,3mA
3V 20,0mA
4V 26,5mA
5V 31,0mA
6V 40,0mA
7V 46,0mA
Con los datos de la Tabla No. 2 se construyo una grafica
llamada Voltaje Vs. Corriente (con R conocida), en donde
el primero toma los valores de las ordenadas y la segunda el
de las abscisas. Así, de acuerdo a la ecuación (1), se obtuvo
un valor de resistencia, el cual es de 152,80 ohmios, el cual
no se aleja mucho del teórico (150 ohmios), con un error
absoluto de 2.8 ohmios y uno relativo de 0.0187 o del
1.87% (ver Figura 5).
Fig. 5. Gráfica Voltaje (V) contra Corriente (A), en donde se halla la función correspondiente con la ecuación (1) y la pendiente (R).
Parte III – Circuito con voltaje fijo, variando la
resistencia y midiendo corriente:
Luego de variar la resistencia y de medir la corriente para
cada cambio, con un voltaje fijo (12 Voltios), se tabularon
los datos mostrados en la Tabla no. 3.
y = 65,40x - 4,520
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Vo
ltaj
e (V
)
Corriente (A)
Voltaje/Corriente
y = 152,8x - 0,004
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
Vo
ltaj
e (V
)
Corriente (A)
Voltaje/Corriente
Resistencia eléctrica y Ley de Ohm
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Tabla No. 3.CorrienteVs.Resistencia.
Resistencia ( ) Corriente (mA)
470 25
100 120
150 80
220 54
330 36
A partir de la tabla anterior se construyó una gráfica Co-
rriente (A) contra Resistencia ( ), en donde la curva con
pendiente negativa denota una inversa proporcionalidad
entre la corriente y la resistencia a un mismo voltaje (ver
Figura 6).
Fig. 6. Gráfica Corriente (A) contra Resistencia ( ).
4. Preguntas
a. ¿Qué nos dice la ley de Ohm?
La ley de ohm nos dice que el flujo de corriente en
ampere que circula por un circuito eléctrico cerrado es
directamente proporcional a la tensión o voltaje apli-
cado, e inversamente proporcional a la resistencia de
ohm de la carga que tiene conectada. Establece que pa-
ra muchos materiales, incluidos la mayor parte de los
metales, la proporción entre la densidad de corriente y
el campo eléctrico es una constante que es indepen-
diente del campo eléctrico productor de la corriente.
b. ¿Qué factores afectan la resistencia de un con-
ductor?
La resistencia de un conductor no depende ni de la co-
rriente ni de la tensión aplicada a sus terminales. Los
factores que afectan la resistencia de un conductor son
la longitud (l), sección (S), tipo de material (p) y la
temperatura (T), ya que la resistencia se opone a la car-
ga eléctrica y esta oposición está relacionada con el
número y clase de átomos en el conductor y el movi-
miento aleatorio de los átomos y sus electrones.
c. ¿Cuál es la diferencia entre resistencia y resisti-
vidad?
Se denomina resistencia eléctrica, R, de una sustan-
cia, a la oposición que encuentra la corriente eléctrica
para recorrerla. También se define como la propiedad
de un objeto o sustancia. Según sea la magnitud de esta
oposición, las sustancias se clasifican en conductoras,
aislantes y semiconductoras. La resistencia de un mate-
rial depende de la simple geometría, así como de la re-
sistividad.
Se define resistividad al grado de dificultad que en-
cuentran los electrones en sus desplazamientos. Su va-
lor describe el comportamiento de un material frente al
paso de la corriente eléctrica, por lo que da una idea de
lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resis-
tividad indica que el material es mal conductor mien-
tras que uno bajo indicará que es un buen conductor.
Todo material óhmico tiene una resistividad caracterís-
tica que depende de las propiedades del material y de
la temperatura.
.
d. Cuándo se duplica el voltaje a través de un cierto
conductor, se observa que la corriente aumenta
en un factor de 3. ¿Qué puede concluir acerca del
conductor? Podemos concluir que el conductor no cumple con la
ley de ohm, debido a que esta nos dice que la corriente
que circula por un circuito cerrado es directamente
proporcional al voltaje y en este caso no se esta cum-
pliendo con el anterior postulado ya que al duplicarse
el voltaje la corriente de igual forma se tenía que du-
plicar y por el contrario se triplicó.
e. ¿Cómo cambia la resistencia con la temperatura
en el cobre y en el silicio? ¿Por qué son diferen-
tes?
La variación de la resistividad con la temperatura del
cobre y el silicio la podemos explicar mediante las si-
guiente gráficas.
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
80 130 180 230 280 330 380 430 480
Co
rrie
nte
(A
)
Resistencia (Ω)
Corriente / Resistencia
Silicio Cobre
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Como podemos observar la diferencia está en que en el
caso del silicio por ser un material semiconductor la
conductividad de estos aumenta al subir la temperatura
(es decir disminuye la resistencia eléctrica), de manera
que tienen un comportamiento opuesto al de los meta-
les. En el caso del cobre la temperatura es casi propor-
cional, ya que hay una región que no es lineal a tempe-
raturas muy bajas, y la resistividad suele acercarse a
cierto valor finito conforme la temperatura está cerca
del cero absoluto, es decir, a menor temperatura mayor
resistividad y por lo tanto mayor resistencia ya que la
resistividad y la resistencia son proporcionales. Esta re-
sistividad residual cerca del cero absoluto se debe prin-
cipalmente a choques de electrones con impurezas e
imperfecciones en el metal, en contraste, la resistividad
de alta temperatura (región lineal) se caracteriza sobre
todo por choques entre electrones y átomos metálicos.
f. ¿Por qué un buen conductor eléctrico también
puede ser un buen conductor térmico?
Si se calienta un extremo de una varilla metálica, de
forma que aumente su temperatura el calor se transmite
hasta el extremo más frio por conducción, esto se debe
a los electrones libres que permiten el movimiento de
las cargas y permiten el transporte de energía cuando
existe una diferencia de temperatura. De esta forma po-
demos explicar porque un buen conductor eléctrico
puede ser un buen conductor térmico.
g. ¿Porque los electrones en el vacío pueden consi-
derase como un dispositivo no-óhmico?
El espacio vacío no puede clasificarse como un mate-
rial con una conductividad definible o como un plasma,
ya que los electrones sólo están presentes. Sin embargo,
existen relaciones de corriente y tensión para ser anali-
zados. No son llamados óhmicos, incluso en sus áreas
de distribución lineal, ya que no hay materiales someti-
dos a la conducta de la ley de ohm.
Conclusiones
Al finalizar la experiencia y analizar los resultados, es posi-
ble afirmar que:
El voltaje es directamente proporcional a la co-
rriente bajo una constante de proporcionalidad lla-
mada resistencia del material.
La corriente es también directamente proporcional
al voltaje, pero bajo una constante de proporciona-
lidad, el cual es el inverso de la resistencia.
La relación entre la corriente y la resistencia esta
dada en una inversa proporcionalidad cuando el
voltaje en un circuito es constante.
Es posible hallar la resistencia mediante la ecua-
ción (1), al hacer una asignación de variables bajo
la función y= mx + b; en donde “y” es el voltaje,
“x” es la corriente y “m” es la resistencia.
Referencias
[1] SEARS, Francis W., ZEMANSKY, Mark W., YOUNG,
Hugh D., FREEDMAN, Roger A., Física universitaria con
física moderna. Vol. 2. Undécima edición. México: Pearson Educación, 2005.
[2] HEWWIT, Paul G., Física Conceptual. Novena edición.
México: Pearson Education 2004.
[3] RAYMOND A. SERWAY, JOHN W. JEWETT JR. Física, Para Ciencias e Ingenierías. 6ta Edición Volumen 1, Interna-
tional Thomson ediciones, México D.F., 2005.
