Resistencia y Temperatura.
Resistencia y Temperatura.
Laboratorio de Física III.
Laboratorio de Física III.
Néstor
Néstor Bermúdez
Bermúdez
21011286
21011286
Enrique
Enrique Urbina
Urbina
21011084
21011084
Reynaldo
Reynaldo Ochoa
Ochoa
20841145
20841145
Instructor: SAUL CASTRO
Instructor: SAUL CASTRO
San Pedro Sula, 8 de Noviembre de 2011
San Pedro Sula, 8 de Noviembre de 2011
Resumen Introductorio.
1) Objetivos de la práctica:
a. Comprobación de la dependencia de temperatura de las resistencias de diferentes componentes eléctricos.
b. Comprobación de la dependencia de temperatura del estado de conducción de voltaje en diodos semiconductores.
c. Comprobación de la dependencia de temperatura del voltaje en los efectos Zener y Avalancha.
2) Precauciones Experimentales:
a. Manejar con cuidado el equipo durante el calentamiento del agua. b. Regular correctamente el multímetro para obtener la mejor medida
posible.
3) Comentarios de los resultados obtenidos:
a) Valor para la Física que tiene el resultado numérico:
El resultado correspondiente a los coeficientes de temperatura y el hecho que las resistencias se debilitan o fortalecen conforme aumenta la temperatura es de gran importancia en aplicaciones de todo tipo. Es de vital importancia saber de este comportamiento cuando se hacen experimentos o montajes poco usuales o en condiciones extremas.
b) Cualidad del error experimental que afecta al resultado:
El error obtenido en el multímetro. También hubo error humano en cuanto a la medición del tiempo.
c) Confrontación entre el resultado obtenido y el resultado que se debía esperar:
En su mayoría los resultados obtenidos se apegan a la teoría vista. Hubo unos valores de coeficiente de temperatura no tan exactos debido a los errores antes mencionados.
REGISTRO DE DATOS
1. Registro de resistencias en los resistores
Temperatura (°C) 28°C 40°C 52°C 64°C 76°C
Resistencia (Ω) 12.2MΩ 0.25MΩ 0.13MΩ 60kΩ 45.2k
2. Registro de resistencia en termistores y diodos
Resistencia (Ω) / Temp (°C) 28°C 52°C 76°C
Termistor 9.42kΩ 2.8kΩ 1.23kΩ
Diodo Rec. Silicio 1.1MΩ 58kΩ 10.13kΩ
Diodo Rec. Germanio 1.1MΩ 26.3kΩ 3.8kΩ
Diodo Zener 100V 1.2MΩ 50kΩ 40kΩ
Diodo Zener 12 V 1.1MΩ 43kΩ 30kΩ
CALCULOS
1.
La fórmula a usar es:
Usaremos las tablas de registro de datos y las que se presentan a continuación para calcular el coeficiente de temperatura. Para el resistor: Entre 28 y 40 °C:
Entre 40 y 52 °C:
Entre 52 y 64 °C:
Entre 64 y 76 °C:
En promedio
Para el Termistor: Entre 28 y 52 °C:
Entre 52 y 76 °C:
En promedio
Para el Diodo de Silicio: Entre 28 y 52 °C:
Entre 52 y 76 °C:
En promedio
Para el Diodo de Germanio:
Entre 28 y 52 °C:
Entre 52 y 76 °C:
En promedio
Para el Diodo Zener de 100V:
Entre 28 y 52 °C:
Entre 52 y 76 °C:
En promedio
Para el Diodo Zener de 12V:
Entre 28 y 52 °C:
Entre 52 y 76 °C:
En promedio
Para la Bobina: Entre 28 y 52 °C:
Entre 52 y 76 °C:
En promedio
2. Diferencias R-R28(Ω) vs Diferencias T-28 (°C) 28-40 40-52 52-64 64-76 C 11.95MΩ 0.12MΩ 73kΩ 4.8kΩ 3. Diferencias R-R28(Ω) vs Diferencias T-28 (°C) 28-52 52-76 Termistor 6.62kΩ 1.57kΩ
Diodo Rec. Silicio 1042kΩ 47.87kΩ
Diodo Rec. Germanio 1073.7kΩ 22.5kΩ
Diodo Zener 100V 1150kΩ 10kΩ
Diodo Zener 12 V 1057kΩ 13kΩ
RESULTADOS
Gráficas. Deberá incluir las gráficas R vs. T de la siguiente manera:
a) Gráfica única para el resistor de Carbón (eje vertical con variaciones
no mayores de 5 Ω)
Nota: si se usa un intervalo de 5Ω los intervalos no se aprecian en lo absoluto.
Los valores son del orden 10
3y no conviene tener intervalos tan pequeños.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 R e s i s t e n c i a ( k Ω ) Temperatura
Resistencia vs Temperatura
b) Gráficas combinadas para los termistores NTC (eje vertical con
variaciones en el eje vertical de 500 Ω, o mayores si lo considera
necesario)
e) Gráficas combinadas para los diodos (eje vertical con variaciones en el
eje vertical de 500 Ω, o mayores si lo considera necesario)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 R e s i s t e n c i a ( k Ω ) Temperatura (°C)
Termistor NTC vs Temperatura
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 28 52 76 R e s i s t e n c i a ( k Ω )Resistencia vs Temperatura
Zener 12V Zener 100V Diodo Germanio Diodo Siliciof) Gráfica combinada con todas las curvas:
Por si los colores no se aprecian bien, la correspondencia es simple, las
graficas de abajo hacia arriba corresponden con los componentes enumerados
igualmente de abajo hacia arriba.
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 28 52 76 R e s i s t e n c i a ( k Ω )Resistencia vs Temperatura
Bobina Zener 12V Zener 100V Diodo Germanio Diodo Silicio TermistorRESOLUCION DE CUESTIONES
1. Estudie el modelo de conducción metálica en su libro de Física y en base a él explique a nivel atómico el motivo del aumento de la resistencia con la temperatura en los conductores metálicos.
La resistencia para el flujo de electricidad en los metales es originada
probablemente por la vibración de los iones metálicos en sus posiciones de cristal. Estas vibraciones interfieren con el movimiento de los electrones y retardan la corriente a medida que aumenta el movimiento térmico de los iones metálicos. Por lo tanto, la resistencia de los metales aumenta con la temperatura.
2. Muchos metales presentan una fase superconductora a partir de cierta temperatura. Kammerlingh-Onnes fue el primero que encontró este comportamiento en el mercurio. Investigue sobre la curva
resistividad-temperatura que él encontró para este metal. Presente esa gráfica y explique la ventaja económica que representarían líneas de transmisión superconductoras.
Un buen ejemplo seria si a un anillo superconductor se le aplica una corriente eléctrica y posteriormente se retira de la fuente, esta continuaría fluyendo eternamente si decaimiento apreciable.
Lo que daría como resultado un mayor rendimiento en lo que a conductividad eléctrica se refiere.
3. Las pérdidas de potencia enviada por una línea de transmisión son debidas a la disipación de calor por efecto óhmico. Como ha visto, el aumento de
temperatura aumenta aún más esas pérdidas.
¿Qué ventaja representa para transmisión de potencia el que la
diferencia de tensión en las líneas sea muy alta (valores típicos de 230 KV), en lugar de ser, por ejemplo de 500 V o de 250 V? Presente su razonamiento con las fórmulas correspondientes que hagan ver el porqué de tensiones muy altas.
La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, y el voltaje directamente proporcional a la resistencia. De modo que la relación entre potencia, tensión y resistencia es P=v2/R
En una línea de cobre de 20 Km, ¿qué porcentaje adicional de pérdida
de potencia supondría un aumento de temperatura de 18 a 40°C? Supondremos que el alambre no cambia mucho de longitud debido al cambio de temperatura. Sabemos que
para el cobre. Asi que usando la formula dada en la guía podemos encontrar la razón entre las resistencias.
(
)
Suponiendo que la perdida de potencia es directamente proporcional a R, la perdida adicional seria 8.646%
