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“Resistencia vrs Temperatura”

L A B O R A T O R I O D E F I S I C A 3

Jamim Chavarria 21341027

Heri Sarmiento 21341053

Instructor: Jossira Tabora

San Pedro Sula, 20 de agosto 2015

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Resistencia Vs. Temperatura

I. Resumen Introductorio

1. Objetivos de la experiencia Comprobación de la dependencia de temperatura de las resistencias de

diferentes componentes eléctricos.

Comprobación de la dependencia de temperatura del estado de conducciónde voltaje en diodos semiconductores.

Comprobación de la dependencia de temperatura del voltaje en los efectosZener y Avalancha.

Analizar el comportamiento de los termistores y diodos.

Identificar el coeficiente Olveriano de diferentes materiales.

2. Precauciones experimentales Revisar que el multímetro este en las unidades correctas. Conectar los lados positivos con los positivos y negativos con negativos. Tener cuidado de no quemarse con el agua. Meter el circuito en una bolsa plástica. Tener cuidado que la bolsa no se llene de agua. Asegurarnos que el recipiente al que sumergimos la placa, esté lleno de agua

aproximadamente ¾ de su capacidad.

Asegurarnos de ir midiendo adecuadamente la temperatura para obtener los

valores pedidos en la práctica.

3. Breve resumen del trabajo realizadoEn ésta práctica logamos comprender que la dependencia del valor deresistencia que ofrece un metal con respecto a la temperatura a la que estásometido, lo indica el coeficiente de temperatura que se expresa en gradoscentígrados inversos. Además, que la variación de la temperatura produce unavariación en la resistencia. En la mayoría de los metales aumenta su resistencia

al aumentar la temperatura, por el contrario, en otros elementos, como elcarbono o el germanio la resistencia disminuye.

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II. Reporte de Datos

Resistencia (Ω)

Temperatura(°C)

Z

2.7

Z

6.8

Si Ge PTC NTC

28 138.3KΩ 1.026 KΩ 58Ω 0.809Ω

40 102.7KΩ 0.866 KΩ 76.1Ω 0.523Ω

52 83.2KΩ 0.724 KΩ 131.8Ω 0.349Ω

64 52.1 KΩ 0.576 KΩ 0.6113Ω 0.231Ω

76 11.19 KΩ 0.477 KΩ 3.82Ω 0.163Ω

Resistencia /Tem °C

28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72

C 0.993kΩ 0.994kΩ 0.993kΩ 0.992kΩ 0.993kΩ 0.994kΩ 0.995kΩ 0.995kΩ 0.993kΩ 0.993kΩ 0.994KΩ 0.990kΩ

Met 0.997kΩ

0.998kΩ

0.998kΩ

0.997kΩ

0.997kΩ

0.398kΩ

0.997kΩ

0.996kΩ

0.995kΩ

0.994kΩ

0.994KΩ

0.993kΩ

CuNi 171.3Ω

171.5Ω

171.6Ω

171.7Ω

171.5Ω

171.5Ω

171.6Ω

171.6Ω

171.8Ω

171.8Ω

171.6Ω

172.1Ω

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III. Cálculos 1. Los cálculos necesarios corresponden a los que exige la fórmula del coeficiente de temperatura

(fórmula en III, fondo azul)

= −

∗ ( − )

= − °

° ∗ ( − 28)

Diferencia R- (Ω) Vsdiferencia T-28(°C)

28-40 28-52 28-64 28-76

Z 2.7

Z 6.8

Si -0.021 -0.016 -0.017 -0.019

Ge -0.013 -0.012 -0.012 -0.011

PTC 0.026 0.053 -0.027 -0.019

NTC -0.029 -0.023 -0.020 -0.017

Diferencia R-

(Ω) Vs diferencia

T-28(°C)

28-32 28-36 28-40 28-44 28-48 28-52 28-56 28-60 28-64 28-68 28-72 28-76

CuNI 0.0003 0.0002 0.0002 .00007 .00006 .00007 .00006 .00009 .00008 .00004 .0001 0.0001

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IV. Resultados Gráficas. Deberá incluir las gráficas R vs. T de la siguiente manera:

A. Gráfica única para el resistor de cobre-níquel (eje vertical con variaciones no

mayores de 5 Ω)

B. Gráfica única para el resistor de cobre (eje vertical con variaciones no

mayores de 20 Ω) No hay datos

y = 1E-05x + 0.171

R² = 0.6569

0.1712

0.1713

0.1714

0.1715

0.1716

0.1717

0.1718

0.1719

0.172

0.1721

0.1722

0 15 30 45 60 75 90

Resistor Cobre-Niquel

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C. Gráficas combinadas para los resistores de metal y el carbón (eje vertical con

variaciones no mayores de 5 Ω)

D. Gráficas combinadas para todos los resistores anteriores

0

5

10

28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

R E S I S T E N C I A (

K Ω )

TEMPERATURA (°C)

RESISTOR DE CARBON Y METAL

C Met

28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

CuNi 0.1713 0.1715 0.1716 0.1717 0.1715 0.1715 0.1716 0.1716 0.1718 0.1718 0.1716 0.1721 0.1721Met 0.997 0.998 0.998 0.997 0.997 0.398 0.997 0.996 0.995 0.994 0.994 0.993 0.991

C 0.993 0.994 0.993 0.992 0.993 0.994 0.995 0.995 0.993 0.993 0.994 0.99 0.98

0

0.5

1

1.5

2

2.5

GRAFICA COMBINADA

C Met CuNi

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E. Gráficas combinadas para los termistores PTC y NTC (eje vertical con

variaciones en el eje vertical de 500 Ω, o mayores si lo considera necesario)

F. Gráficas combinadas para los diodos (eje vertical con variaciones en el eje

vertical de 500 Ω, o mayores si lo considera necesario)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

28 40 52 64 76

R E S I T E N C I A Ω

TEMPERATURA

Grafico combinado PTC NTC

PTC NTC

0

20

40

60

80

100

120140

160

28 40 52 64 76

R E S I S T E N C I A K

Ω

TEMPERATURA

Diodos

Si Ge

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G. Gráfica combinada con todas las curvas. Utilice una escala logarítmica (base

10) para el eje vertical. Para ella le sugerimos asignar los siguientes colores:

Valores numéricos. Los que permiten conocer los distintos coeficientes, según

los casos:

Gráficas lineales (Z6.8, Z2.7, C, Cu, Met, CuNi); mediante la pendiente de

cada material. Hacer una tabla comparando todas las ecuaciones ypendientes de cada elemento.

28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76

NTC 0.809 0.523 0.349 0.231 0.163

PTC 0.058 0.076 0.132 6E-04 3.82

Ge 1.026 0.866 0.724 0.576 0.477

Si 138.3 102.7 83.1 52.1 11.19

CuNi 0.171 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172

Met 0.997 0.998 0.998 0.997 0.997 0.398 0.997 0.996 0.995 0.994 0.994 0.993 0.991

C 0.993 0.994 0.993 0.992 0.993 0.994 0.995 0.995 0.993 0.993 0.994 0.99 0.98

0

30

60

90

120

150

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y = -0.0005x + 0.9957

R² = 0.2441

0.97

0.975

0.98

0.985

0.99

0.995

1

C

y = 0.0049x + 0.1223

R² = 0.2032

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

Cobre-Niquel

y = 0.0294x + 0.6615

R² = 0.1681

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

METAL

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PTC

y = 805.92x - 1478.3

R² = 0.6139

NTC

y = -158.4x + 890.2

R² = 0.9341

Si

y = -6.3629x + 86.82

R² = 0.0491

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 1 2 3 4 5 6 7

TABLA DE PENDIENTES

MATERIAL ECUACIONES PENDIENTES

C y = -0.0005x + 0.9957 -0.0005x

Met y = 0.0294x + 0.6615 -0.0294x

CuNi y = 0.0049x + 0.1223 -0.0049x

Gráficas no lineales (NTC, PTC, Silicio): valores promedios, separando en dos,

tres o más valores promedio, que obtendrá con las distintas partes cuasi

lineales de las curvas. Hacer una tabla por elemento comparando todas las

ecuaciones y pendientes.

TABLA

Resistor ECUACIONES PENDIENTE

PTC y = 805.92x - 1478.3 805.92x

NTC y = -158.4x + 890.2 -158.4x

SI y = -6.3629x + 86.82 -6.3629

PENDIENTEPROMEDIO

213.7190

Comparación de los valores ‘standard’ de los coeficientes y los obtenidos en

los cálculos.

Nota: La fórmula para obtener el coeficiente de temperatura en base a las

pendientes es la siguiente:

=

°

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Laboratorio de Física

MATERIAL PENDIENTE R 28°C KΩ α=m/R28°C α Estándar

CuNi -0.0049 0.1713 -0.0288 -----------

MET -0.0294 0.997 -0.0295 -----------

C -0.0005 0.993 -5.03x10-4 5.00E-04

NTC 805.92 0.000809 996192 -0.045

PTC -158.4 0.058 -2731 -----------

Si -6.3629 138.3 0.0460 0.0689

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Cuestionario

1. Estudie el modelo de conducción metálica en su libro de Física y en base a él explique a

nivel atómico el motivo del aumento de la resistencia con la temperatura en los

conductores metálicos?

La vibraciones de los iones metálicos en las posiciones de cristal, hace que se origine el flujo deelectricidad en la resistencia. Las vibraciones interfieren con el movimiento de los electrones yretardan la corriente a medida que aumenta el movimiento térmico de los iones metálicos y estohace que la resistencia de los materiales aumente junto con la temperatura.

2. Muchos metales presentan una fase superconductora a partir de cierta temperatura.Kammerlingh-Omes fue el primero que encontró este comportamiento en el mercurio. Investigue

sobre la curva resistividad-temperatura que él encontró para este metal. Presente esa gráfica yexplique la ventaja económica que representarían líneas de transmisión superconductoras.

El anillo superconductor se le aplica una corriente eléctrica y posteriormente se retira de la fuente,esto continuara fluyendo eternamente sin decaimiento apreciable. Esto hará un mayor rendimiento

en lo que a conductividad eléctrica se refiere.

3. Las pérdidas de potencia enviada por una línea de transmisión son debidas a la disipación de

calor por efecto óhmico. Como ha visto, el aumento de temperatura aumenta aún más esas pérdidas.

¿Qué ventaja representa para transmisión de potencia el que la diferencia de tensión en las líneas

sea muy alta (valores típicos de 230 KV), en lugar de ser, por ejemplo de 500 V o de 250 V?Presente su razonamiento con las fórmulas correspondientes que hagan ver el porqué de tensiones

muy altas?

La corriente es inversamente proporcional a la resistencia, y el voltaje directamente proporcional a

la resistencia. De modo que la relación entre potencia, tensión y resistencia es P=v2/R

En una línea de cobre de 20 Km, ¿qué porcentaje adicional de pérdida de potencia supondría unaumento de temperatura de 18 a 40°C? Supondremos que el alambre no cambia mucho de longituddebido al cambio de temperatura. Sabemos que para el cobre. Así que usando la formula dada en la

guía podemos encontrar la razón entre las resistencias. ¿

= 1 + 0.00393(4 0 − 1 8) = 1.08646

Suponiendo que la perdida de potencia es directamente proporcional a R, la perdida adicional seria8.646%

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