Coeficiente de temperatura de la resistencia de un

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República Bolivariana de Venezuela

La Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería

Núcleo Maracaibo Ciclo Básico

Departamento de Física

Asignatura: Laboratorio de Física II Profesora: Yolissa Vega.

República Bolivariana de Venezuela

La Universidad del Zulia Facultad de Ingeniería

Núcleo Maracaibo Ciclo Básico

Departamento de Física

Asignatura: Laboratorio de Física II Profesora: Yolissa Vega.

Práctica N°6:

Coeficiente de temperatura de la resistencia de un

material

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Objetivo Objetivo

Determinar el coeficiente térmico medio de la resistencia de un metal.

Determinar el coeficiente térmico

medio de la resistencia de un metal.

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Equipo y Material Necesario

Equipo y Material Necesario

Calorímetro con agitador y elemento(s) resistivo(s) incorporado(s).

Puente de caja (modificación del puente de Wheatstone).

Batería o fuente de alimentación

DC.Galvanómetro con cero

Central.

Cocinilla eléctrica.

Cables para conexiones.

Termómetro (0° C a 100° C).

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Fundamentación Teórica

Fundamentación Teórica

Resistividad de un material.

Resistividad de un material.

Variación de la resistencia de

un metal en función de la temperatura.

Variación de la resistencia de

un metal en función de la temperatura.

Coeficiente térmico de una

resistencia.

Coeficiente térmico de una

resistencia.

Puente de Wheatstone.Puente de Wheatstone.

Galvanómetro.

Galvanómetro.

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Fundamentación Teórica

Fundamentación Teórica

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos.

Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohms por metro (Ω·m).Es el campo eléctrico por unidad de densidad de corriente.

La resistividad de un material determinado se define como:

ρ = E/J

Donde, E es el campo eléctrico y J la densidad de corriente.

Resistividad de un material

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Fundamentación Teórica

Fundamentación Teórica

La resistividad de todos los conductores metálicos crece con el aumento de la temperatura. En un intervalo de temperaturas no demasiado grande, la resistividad de un metal puede representarse aproximadamente por la ecuación:

ρ = ρo [1+α (T –To)]

 

Donde, ρo es la resistividad de una temperatura de referencia To y ρ la resistividad de la temperatura T. El factor α se denomina coeficiente de temperatura de resistividad. Como la resistencia R de cualquier material es proporcional a su resistividad, la cual varía con la temperatura, también la resistencia variará con ella. En intervalos de temperaturas no demasiado grandes, esta variación se puede representar aproximadamente por una relación lineal análoga a la ecuación:

 R (T) = Ro[1 +α (T –To)]

Variación de la resistencia de un metal en función de la temperatura

Ecuación Ecuación

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Fundamentación Teórica

Fundamentación Teórica

El coeficiente que determina la cuantificación del cambio en función de la temperatura, es el coeficiente térmico de la misma. Se expresa en Ohms por grado centígrado, para resistencias determinadas y en general en porcentaje (%) de variación por grado centígrado para el material de la misma. Puede ser positivo o negativo según el material.

En metales, la conductividad térmica, varía muy a la par con la conductividad eléctrica de acuerdo con la ley de Wiedemann-Franz ,ya que, los electrones de valencia que se mueven libremente transportan no sólo corriente eléctrica sino también energía calórica.

 

El coeficiente que determina la cuantificación del cambio en función de la temperatura, es el coeficiente térmico de la misma. Se expresa en Ohms por grado centígrado, para resistencias determinadas y en general en porcentaje (%) de variación por grado centígrado para el material de la misma. Puede ser positivo o negativo según el material.

En metales, la conductividad térmica, varía muy a la par con la conductividad eléctrica de acuerdo con la ley de Wiedemann-Franz ,ya que, los electrones de valencia que se mueven libremente transportan no sólo corriente eléctrica sino también energía calórica.

 

Coeficiente térmico de una resistencia

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Fundamentación Teórica

Fundamentación Teórica

El puente de Wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o altema y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de comente altema en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias).

El puente de Wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o altema y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de comente altema en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias).

Puente de Wheatstone

Aparato destinado a medir la intensidad y determinar el sentido de una corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.

Es capaz de detectar la presencia de pequeñas corrientes en un circuito cerrado, y puede ser adaptado, mediante su calibración, para medir su magnitud.

Aparato destinado a medir la intensidad y determinar el sentido de una corriente eléctrica. Se trata de un transductor analógico electromecánico que produce una deformación de rotación en una aguja o puntero en respuesta a la corriente eléctrica que fluye a través de su bobina. Este término se ha ampliado para incluir los usos del mismo dispositivo en equipos de grabación, posicionamiento y servomecanismos.

Es capaz de detectar la presencia de pequeñas corrientes en un circuito cerrado, y puede ser adaptado, mediante su calibración, para medir su magnitud.

Galvanómetro

Puente de Wheatstone

Puente de

Wheatstone Galvanómetr

o

Galvanómetr o

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Procedimiento Procedimiento

1. Conecte al puente de Wheatstone el calorímetro (especimen), el galvanómetro y la fuente DC tal como se indica en la figura.

Fije la fuente en 6 V.

2. Coloque el multiplicador M del puente en 0.001 (Este valor representa la relación R1/R2).

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Procedimiento Procedimiento

3. El termómetro del calorímetro debe indicar una temperatura constante antes de que se balancee el puente para determinar la resistencia del calorímetro o resistencia del carrete. Cuide de que el termómetro no toque el fondo del calorímetro.

4. Anote el valor de la resistencia del carrete y el valor de la temperatura del bano de aceite antes de iniciar el experimento.

Aumente la temperatura, agitando el aceite, hasta lograr incrementos de 10 ºC; para cada incremento determinese la resistencia del carrete. Siga el proceso hasta una temperatura límite de 80 ºC. Registre los valores en la tabla No. 1.

  T( ºC) 20 30 40 50 60 70 80

R3(Ω) 1562 1699 1780 1830 1870 1900 1950

RX(Ω) 1,562 1,699 1,78 1,83 1,87 1,90 1,95

Tabla No. 1.

Donde RX = , siendo RX la resistencia del carrete y R3 la resistencia que balancea el puente.

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Procedimiento Procedimiento

5. Grafique el papel milimetrado RX vs. T.

6. Extiéndase la curva trazada a través de los puntos

experimentales hasta la intersección con la línea vertical T=0º C, correspondiente a la resistencia Ro del carrete. Determine la ecuación empírica R = f(T) y compárela con la ecuación teórica R=R0(1+ αT). Determine el valor del coeficiente de temperatura (α).

(12)

Rx(Ω).

T(°C

10 20 30 40 50 60 70 80 90 ).

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Rx(Ω) Vs. T(°C).

Rx(Ω)

T(°C) Rx(Ω) 20 1,562 30 1,699 40 1,78 50 1,83 60 1,87 70 1,9 80 1,95

Procedimiento

 

α = __∆R__ = __(1,95-1,90)Ω =3,96.10-

3 1/°C.

Ro x ∆t 1,26 Ω x (80-70) °C

(13)

Procedimient o

Procedimient

7. Con el valor obtenido de α, identifique el material de que está

o

construido el carrete, comparando con los valores tabulados en la guía de laboratorio en la tabla N° 2.

 

  Sustanci

a Alumini

o (Al) Cobre

(Cu) Plata

(Ag) Oro

(Au) Hierro

(Fe) Plomo

(Pb) Mercur io (Hg) 3,9.10-3 3,93.10-

3  

 

3,8.10-

3

3,0.10-

3

5.10-4 4,3.10-3 α=4,3.10

-3

8,9.10-

3

C 1

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Procedimiento Procedimiento

Grupo 3

Grupo

3

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Práctica N°6: Coeficiente de temperatura de la resistencia

de un material.

Tabla N° 1 T(°C) Rx(Ω)

20 1,562 30 1,699 40 1,78 50 1,83 60 1,87 70 1,9 80 1,95

Rx(Ω).

T(°C

10 20 30 40 50 60 70 80 90 ).

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Rx(Ω) Vs. T(°C).

Rx(Ω)

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