Laboratorio curvas caracteristicas

Ms. Julio César Idrogo Córdova – Ms. Gustavo Roberto Rojas Alegría

CURVAS CARACTERÍSTICAS
1. OBJETIVOS • Demostrar experimentalmente la ley de Ohm macroscópica y encontrar los limites de validez de la misma. • Establecer experimentalmente la relación V vs. I para un conductor óhmico. • Investigar la relación existente entre voltaje e intensidad de corriente eléctrica para un material noóhmico. • Obtener las características corriente -voltaje y Potencia-Resistencia de una resistencia lineal y otra no lineal. • Determinar experimentalmente la resistividad de los conductores. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO En muchas máquinas y dispositivos, el comportamiento eléctrico puede ser especificado por medio de sus curvas características. Una correcta interpretación de estas curvas puede brindarabundante información acerca de su comportamiento en distintas condiciones de funcionamiento. Si se considera un flujo de portadores de cargas a través de una superficie se define la intensidad de corriente por: Dado que la velocidad de las cargas que pasan por la superficie varía de un punto a otro, es más conveniente definir la intensidad de corriente I mediante la densidad de corriente cuya relaciónes: donde ds es el elemento de superficie. Es importante la notación vectorial porque permite tomar en cuenta aquellos casos en que el área considerada no es perpendicular a la dirección de flujo de la corriente:

por lo tanto conduce al mismo resultado para la corriente siempre y cuando la superficie corte totalmente a la región por la que fluyen las cargas. Si la densidad de corriente esuniforme y la superficie se toma perpendicular a la densidad de corriente entonces / =JA donde A es el área de la sección transversal del conductor. Consideremos que la corriente es debida al movimiento de portadores de carga con una velocidad media v, llevando cada uno de ellos carga. Si el número de portadores por unidad de volumen es n, entonces si consideramos el área total A determinaremos el flujototal por unidad de área y por unidad de tiempo.

En otro tiempo dt atravesará la superficie elegida un cilindro de carga de área A y longitud vdt, su volumen es Avdt y contiene N=nAvdt portadores cargados. Cada portador lleva una carga e, de tal forma que dq = nevAdt es el flujo de carga en el tiempo dt, por lo tanto: J = nev I = nevA
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v es la velocidad de arrastre. La velocidad de los electrones es muy grande (~10 6 m/s) en un metal, pero completamente al azar sin un campo eléctrico externo. Este movimiento azaroso es consecuencia de los choques elásticos entre los electrones e iones del metal. El tiempo medio entre dos choques se llama tiempo libre medio (T).Al aplicar un campo eléctrico, cada electrón sufre una desviación de su trayectoria en la dirección de la fuerza producida por el campo. En cada recorrido libre, el campo eléctrico produce una aceleración en la dirección de la fuerza F=eE. Cada choque reduce a cero la velocidad acumulada por el efecto del campo exterior luego, la aceleración provoca otro aumento de velocidad hasta el siguientechoque. La velocidad de arrastre es la medida de este movimiento y es mucho menor que la velocidad al azar de los electrones, esta velocidad es proporcional al campo y como la corriente es proporcional a ella se concluye que i es proporcional a E, o bien i es proporcional a eE, es decir i es proporcional a la fuerza ejercida sobre los electrones por el campo eléctrico como consecuencia de los choquesentre los electrones e iones. Para un conductor de sección transversal constante y longitud L, si se aplica una ddp V entre sus extremos se origina un campo eléctrico E=V/L, por lo tanto podemos decir que la corriente es proporcional al voltaje, lo que se puede escribir como: V = IR donde la constante de proporcionalidad R es la resistencia del material. Esta es la llamada ley de Ohm en forma...