Termistor

Introducci´n a la F´ o ısica Experimental Ejemplo de Informe

Calibrado de un termistor
J. G¨´mez ue Comp. G. Alfonso GRUPO 2B (Prof. R. Valiente) Febrero 18, 2004

Resumen

Se ha calibrado un termistor de cubierta met´lica, por coma paraci´n con un term´metro digital, obteni´ndose las conso o e tantes caracter´ ısticas del mismo A = (9, 7 ± 0, 1)10−5 kΩ y B = (4120±60) K. Se determin´ latemperatura de una mezcla o frigor´ ıfica, obteni´ndose la temperatura t = −11, 8 ± 0, 8 ◦ C. e

Introducci´n o
En este experimento se han determinado las constantes caracter´ ısticas de un termistor de cubierta met´lica. a Para llevar a cabo esta calibraci´n se utilizan las variaciones de temo peratura de una masa de agua, medidas mediante un term´metro digital, o y las correspondientesvariaciones de la resistencia el´ctrica del termistor e mediante un mult´ ımetro digital. Un termistor es un dispositivo basado en un material semiconductor. En los materiales conductores la resistencia el´ctrica aumenta al aumene tar la temperatura. En un termistor la resistencia el´ctrica disminuye al e aumentar la temperatura. La resistencia el´ctrica de un termistor var´ e ıa con la temperatura comoR = A exp(B/T ) , (1)

donde T es la temperatura absoluta y A y B son las constantes caracter´ ısticas del termistor.

1

Procedimiento experimental
El extremo del termistor y el extremo del term´metro de referencia se o introducen muy pr´ximos en un vaso de precipitados que contiene inio cialmente agua fr´ obtenida de una mezcla agitada de agua y hielo. ıa, Posteriormente el agua secalienta con la ayuda de una placa calefactora. La temperatura se homogeiniza con un agitador magn´tico. A diferentes e temperaturas del agua, se mide la resistencia el´ctrica del termistor con e un mult´ ımetro utilizado como ohmetro. Como dato particulares de este experimento indicar que la transformaci´n de grados Celsius, t, en kelvin, T , viene dada por o T = t + 273, 15 . (2)

Resultados
t/◦ CR/kΩ R/kΩ (est.) 5,0 265,0 263,2 10,0 205,0 203,7 15,0 160,0 159,0 25,0 100,0 99,4 35,0 63,0 64,0 45,0 41,1 42,4 55,0 27,7 28,8 65,0 19,0 20,0 70,0 15,7 16,8 75,0 13,2 14,2 80,0 11,0 12,1
Tabla 1: Datos experimentales de la resistencia el´ctrica, R, a diferentes temperaturas, e t, para un termistor de cubierta met´lica. Hubo que cambiar dos veces la posici´n a o del dial del mult´ ımetro debidoa la importante variaci´n del rango de variaci´n de la o o resistencia. La tercera columna corresponde a los valores de la resistencia estimados R (est) despu´s de haber tomado las cuatro primeras medidas experimentales. La e estimaci´n utilizada para obtener esta columna fue de R = 1, 3×10−4 exp(4040/T ). o

En la Tab. 1 se muestran los resultados experimentales obtenidos. Mientras se tomabanlos primeros datos se hizo una estimaci´n previa o de las constantes caracter´ ısticas. Tomando ln R como ordenadas y 1/T como abscisas, las constantes A y B del termistor pueden estimarse como: B = ln 100.0 − ln 205, 0 = 4040 K; (1/273 + 25) − (1/273 + 10)
2

A =

205, 0 = 1, 3×10−4 kΩ . exp(4040/273 + 10)

(3)

Con este c´lculo previo se obtuvieron las estimaciones que se muesa tran enla columna tercera, R (est), de la Tab. 1. Una vez concluida la anterior toma de datos, se llev´ a cabo el siguieno te experimento. Agua enfriada mediante una mezcla frigor´ ıfica (mezcla de agua, hielo y sal com´n) se coloc´ en el vaso de precipitados y se midi´ u o o la resistencia en las mismas condiciones que en la experiencia anterior. Se midi´ una resistencia de R = 707 kΩ. La temperaturamedida con el o term´metro digital fue de t = −12, 2 ◦ C. o

An´lisis a
Puesto que la Ec. (1) indica que la representaci´n gr´fica de ln R frente o a a 1/T debe dar una l´ ınea recta de pendiente B, a partir de los datos de la Tab. 1 se construye la Tab. 2. T −1 ×103 /K−1 3,60 3,53 3,47 3,35 3,25 3,14 3,05 2,96 2,91 2,87 2,83 ln R/kΩ 5,58 5,32 5,08 4,61 4,14 3,72 3,32 2,94 2,76 2,58 2,40

Tabla...