Practica De Termometro Resistivo

-17COMPORTAMIENTO DE LA RESISTENCIA DE DISTINTOS MATERIALES EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA
OBJETIVO
Medir la resistencia de una lámpara de filamento metálico y la de una lámpara de filamento de carbón para distintas diferencias de potencial. Estudiar cualitativamente cómo varía la resistencia en función de la temperatura en cada uno de los materiales.

MATERIAL
• • • • Reostato. Amperímetro yvoltímetro. Una lámpara de filamento de tungsteno y una lámpara de filamento de carbón. Cables de conexión.

FUNDAMENTO Y MÉTODO
La resistencia eléctrica de un conductor puede calcularse como el cociente entre la diferencia de potencial V entre sus extremos y la intensidad de corriente I que circula por el conductor 1 . En esta práctica mediremos la resistencia del filamento de dos lámparas,uno de ellos tungsteno y otro de carbón, para diferentes voltajes. En los materiales denominados óhmicos la resistencia es independiente de la diferencia de potencial aplicada V y de la intensidad I. Es decir, si dibujamos la gráfica de la intensidad en función del voltaje para distintos valores de éste, obtendríamos una línea recta1. Lo anterior es cierto sólo si las mediciones de V e I se realizana temperatura constante, ya que la resistencia de un material, incluso si es óhmico, varía con su temperatura 2 . Por otro lado, la potencia eléctrica necesaria para hacer pasar una intensidad de corriente I a través de un conductor conectado a una diferencia de potencial V, es igual IV y se disipa en forma de calor. Este fenómeno se denomina efecto Joule 3 . Si este calor no se disipa fuera delconductor (mediante una corriente de aire, por ejemplo), la temperatura del conductor aumentará al aumentar V. En el caso de las lámparas este aumento es aún mayor, ya que se ha hecho el vacío en la ampolla donde se encuentra el filamento para evitar que éste se queme. Por ello, el filamento disipa la energía que le suministra el generador únicamente emitiendo luz (y también radiación no visible).En consecuencia, la temperatura del filamento varía considerablemente al variar el voltaje V y la resistencia del filamento también variará. El análisis de esta variación es uno de los objetivos de la práctica.

1 2

J.W. Kane y M.M. Sternheim, Física (Editorial Reverté, 1996), sección 17.2. Kane y Sternheim, sección 17.9. 3 M. Ortuño, Física (Editorial Crítica, 1996), sección 16.7.

1Para conocer la resistencia R de cada lámpara, le aplicamos una diferencia de potencial conocida y medimos la intensidad de la corriente que la atraviesa. Mediremos la diferencia de potencial utilizando un voltímetro y la intensidad de corriente utilizando un amperímetro 4 . El amperímetro ha de conectarse en serie con la lámpara y el voltímetro en paralelo. Para poder variar la diferencia depotencial aplicada, disponemos también de un reostato o resistencia variable que montamos en serie entre el generador y la lámpara. Siguiendo todas estas indicaciones, existen dos posibles montajes para realizar la práctica que se representan en los dos esquemas siguientes 5 .

A
A

V

V

Montaje 1

Montaje 2

Obsérvese que en ninguno de los dos montajes es posible obtener exactamente ladiferencia de potencial V aplicada a la lámpara y la intensidad I que circula por ella. En efecto, en el montaje 1, el voltímetro no mide la caída de potencial en la lámpara sino la caída de potencial en la lámpara y el amperímetro. Si R es la resistencia de la lámpara y RA la del amperímetro, entonces la diferencia de potencial que nos señala el voltímetro será: R ⎞ ⎛ V = I ( R + R A ) = IR ⎜1 +A ⎟ R ⎠ ⎝ Por otro lado, en el montaje 2, el amperímetro no sólo mide la corriente IR que circula por la lámpara, sino que también mide la corriente IV que pasa por el voltímetro. Si la resistencia del voltímetro es RV, la corriente medida por el amperímetro será V⎛ R ⎞ ⎟ I = I R + I V = ⎜1 + ⎜ R⎝ RV ⎟ ⎠ Así pues, en los dos casos, el cociente V/I no nos da con toda exactitud el verdadero valor...