Práctica de la ley de Ohm: mide V e I y calcula R
- Objetivo
- Medir el voltaje en una resistencia y la corriente que la atraviesa en varias posiciones, graficar V frente a I y obtener la resistencia a partir de la pendiente.
- Nivel
- Secundaria y preparatoria
- Tiempo
- 40 minutos
- Temas
- Ley de Ohm, voltaje, corriente, resistencia, gráficas V-I
Pasos
- Observa el circuito: una batería de 21.4 V alimenta un potenciómetro de 5 kΩ, y el potenciómetro fija el voltaje sobre una resistencia de 341.88 Ω. En el circuito hay dos medidores pequeños: el amperímetro (A), en serie debajo de la resistencia, indica la corriente que pasa por ella, y el voltímetro (V), conectado entre sus extremos, indica su voltaje.
- Da clic en «Abrir en el laboratorio». La copia de esta página se pausa a los dos minutos; en el laboratorio sigue funcionando.
- Antes de tocar nada, lee las dos pantallas y anota los valores en la primera fila de la tabla (V en volts, I en amperes).
- Gira un poco la perilla del potenciómetro, espera a que las lecturas se estabilicen y anota de nuevo V e I. Toma al menos seis lecturas, desde aproximadamente 1 V hasta el voltaje máximo que permita la perilla.
- En cada fila, calcula V ÷ I y P = V × I y anótalos en la tabla.
- Grafica V en el eje vertical frente a I en el eje horizontal, traza la recta que mejor se ajuste a tus puntos y calcula su pendiente.
- Da clic en la resistencia, cambia su valor en el panel de propiedades a 680 Ω y toma tres lecturas más. Compáralas con las primeras.
Tabla de datos
| Lectura | Voltaje V (V) | Corriente I (A) | V ÷ I (Ω) | Potencia P = V × I (W) |
|---|---|---|---|---|
Preguntas
- ¿Qué valor de V ÷ I obtuviste en cada fila? ¿Qué te dice eso sobre la resistencia?
- Describe tu gráfica V-I. ¿Cuál es su pendiente? ¿Pasa la recta por el origen?
- En la posición inicial el voltímetro marca unos 10.2 V. Usa la ley de Ohm para predecir la corriente y compárala con la lectura del amperímetro.
- ¿Cuál es la corriente máxima por la resistencia cuando la perilla entrega los 21.4 V completos de la batería?
- ¿Cuánta potencia disipa la resistencia en forma de calor a 10.2 V y a 21.4 V? ¿Aguantaría una resistencia real de 1/4 W?
- Compara tus tres lecturas con 680 Ω con las primeras. ¿Qué pasó con la corriente a un voltaje parecido y con la pendiente de la recta V-I?
Para maestros
Clave de respuestas
- Unos 342 Ω en todas las filas (la resistencia es de 341.88 Ω). El cociente no cambia aunque cambien V e I, así que la corriente es proporcional al voltaje: la resistencia cumple la ley de Ohm. Las pequeñas diferencias se deben al redondeo de las pantallas.
- Una recta que pasa por el origen. Con V en el eje vertical, la pendiente es ΔV ÷ ΔI ≈ 342 Ω, es decir, la resistencia.
- I = V ÷ R = 10.2 V ÷ 341.88 Ω ≈ 0.0298 A (29.8 mA). El amperímetro marca unos 29.8 mA (0.0298 A), así que la predicción coincide.
- I = 21.4 V ÷ 341.88 Ω ≈ 0.0626 A (62.6 mA).
- A 10.2 V: P = V × I = 10.2 V × 0.0298 A ≈ 0.30 W. A 21.4 V: P = V² ÷ R = (21.4 V)² ÷ 341.88 Ω ≈ 1.34 W. Los dos valores superan 0.25 W, así que una resistencia de 1/4 W se sobrecalentaría; haría falta una de al menos 2 W.
- 680 Ω es casi el doble de 342 Ω, así que al mismo voltaje la corriente es más o menos la mitad (I = V ÷ R) y la recta V-I es casi el doble de empinada: una pendiente de unos 680 Ω.
Preguntas frecuentes
¿Pueden hacer la práctica en casa?
Sí. El laboratorio funciona en el navegador, y cualquiera puede abrir este circuito público, ejecutarlo y cambiar sus valores sin iniciar sesión. La copia de esta página se pausa a los dos minutos; con «Abrir en el laboratorio» sigue funcionando.
¿Mis alumnos necesitan cuenta?
No para ejecutar el circuito y tomar lecturas. Necesitan una cuenta gratuita para guardar su propia copia y, para entregar el trabajo como tarea, se unen a tu grupo con el enlace del grupo.
¿Por qué un potenciómetro en lugar de cambiar la batería?
Con una sola perilla se obtiene todo un rango de voltajes, de 0 V hasta los 21.4 V de la batería, así que los alumnos pueden tomar muchas lecturas en pocos minutos sin volver a cablear el circuito.
¿Das clases con circuitos?
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