Método Voltio-Amperio Guía

FísicaIntermedioTiempo de lectura: 3 min

Resumen

El método Voltímetro-Amperímetro es un método experimental estándar para medir la resistencia utilizando un voltímetro y un amperímetro. Su idea central es medir el voltaje a través de la resistencia bajo prueba y la corriente que fluye a través de ella, y luego calcular el valor de la resistencia utilizando la Ley de Ohm $R = V/I$ . Para reducir el error experimental, generalmente se toman múltiples mediciones y se promedian.

Antecedentes

En 1827, el físico alemán Georg Ohm publicó la famosa Ley de Ohm

V = IR

después de repetidos experimentos, revelando la relación cuantitativa entre voltaje, corriente y resistencia. Este descubrimiento fue inicialmente pasado por alto hasta que el trabajo de Kirchhoff y otros confirmó su universalidad. El método Voltímetro-Amperímetro es un método experimental estándar para calcular la resistencia midiendo el voltaje y la corriente basándose en la Ley de Ohm. Este método es simple y confiable, y sigue siendo la técnica de medición de resistencia más comúnmente utilizada en laboratorios de física y pruebas industriales hoy en día.

Conceptos clave

Resistencia bajo prueba (Rx)

R_x

Una resistencia con un valor de resistencia desconocido. En esta simulación, su valor real es $10.0\Omega$ , pero necesitas derivarlo de los datos experimentales.

Reóstato deslizante

R_{rheostat}

Un componente utilizado para cambiar la magnitud de la corriente en el circuito y el voltaje a través de la resistencia bajo prueba. Al ajustarlo, se pueden obtener múltiples conjuntos de datos experimentales diferentes.

Promedio de múltiples mediciones

\bar{R} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}R_i

Un método común en experimentos para reducir el error. Las mediciones individuales pueden tener desviaciones de lectura o sistemáticas; promediar múltiples mediciones produce un resultado más cercano al valor real.

Fórmulas y derivación

Principio de medición

R = \frac{V}{I}

Calcula la resistencia usando la fórmula transformada de la Ley de Ohm.

Análisis de errores

\text{Error} = \frac{|R_{medido} - R_{real}|}{R_{real}} \times 100\%

El porcentaje de desviación entre el valor medido y el valor real. Un error menor indica un experimento más preciso.

Pasos del experimento

1
Conectar el circuito y cerrar el interruptor
Asegúrate de que el circuito esté conectado correctamente (voltímetro en paralelo, amperímetro en serie). Haz clic en el botón "Interruptor" para cerrar el circuito. Pista: El reóstato deslizante debe ajustarse a su resistencia máxima antes de comenzar para proteger el circuito.
2
Ajustar el reóstato para obtener el primer conjunto de datos
Mueve el deslizador del reóstato deslizante. Observa los cambios en las lecturas del voltímetro y el amperímetro. Cuando las lecturas sean estables y estén dentro de un rango adecuado, haz clic en "Registrar datos".
3
Muestreo múltiple para reducir el error
Continúa cambiando la posición del deslizador para obtener 3-5 conjuntos de datos de voltaje y corriente. Observa y registra: ¿Qué patrón de cambio presentan el voltaje y la corriente? Calcula el valor de $V/I$ cada vez; ¿tienden a ser consistentes?
4
Análisis de datos y cálculo
Haz clic en el botón "Calcular resultado" debajo de la tabla de datos. El sistema aplicará automáticamente $R = V/I$ para calcular el valor de la resistencia para cada conjunto de datos y derivar la resistencia promedio final.
5
Evaluación de resultados
Compara tu valor promedio medido con el valor real de la resistencia ( $10.0\Omega$ ) y piensa en las razones del ligero error (como el redondeo de lectura, etc.).

Resultados del aprendizaje

Dominar la conexión del diagrama de circuito y los pasos experimentales del método Voltímetro-Amperímetro para medir la resistencia
Aprender a controlar el voltaje y la corriente en el circuito usando un reóstato deslizante
Comprender la importancia de promediar múltiples mediciones para reducir el error experimental
Ser capaz de aplicar la Ley de Ohm para procesar datos experimentales brutos y sacar conclusiones

Aplicaciones reales

Inspección de calidad: Las fábricas de electrónica miden si la resistencia de los componentes cumple con las especificaciones estándar
Investigación de laboratorio: Estudiar cómo factores externos como la temperatura y la luz afectan la resistividad del material
Diagnóstico de fallas: Los ingenieros localizan cortocircuitos o circuitos abiertos midiendo el valor R de varias partes de un circuito

Errores comunes

Error

La resistencia se puede determinar con solo un conjunto de datos

Correcto

Aunque teóricamente es posible, existen errores experimentales en la práctica. Promediar múltiples mediciones es un estándar básico para experimentos científicos y mejora significativamente la confiabilidad de los resultados.

Error

El único propósito del reóstato deslizante es proteger el circuito

Correcto

Proteger el circuito es una función importante (limitación de corriente), pero en el experimento Voltímetro-Amperímetro, su papel central es cambiar el voltaje a través de Rx para permitir múltiples mediciones.

Lectura adicional

¿Listo para empezar?

Ahora que entiendes lo básico, ¡comienza el experimento interactivo!

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