Medición de la disipación de potencia en resistores: experimento práctico con la ley de Joule

PIEZAS Y MATERIALES

• Calculadora (o lápiz y papel para aritmética)
• Batería de 6 V
• Dos resistencias de ¼ vatio: 10 Ω y 330 Ω (±5 % tolerancia)
• Termómetro pequeño (médico o infrarrojo)

Los valores exactos de las resistencias no son críticos; mantenlos dentro de ±5 % (±0,5 Ω para la de 10 Ω, ±16,5 Ω para la de 330 Ω). Los códigos de color son Marrón-Negro-Negro-Oro (10 Ω) y Naranja-Naranja-Marrón-Oro (330 Ω).

Solo debe usarse una batería de 6 V. El termómetro debe ser compacto para detectar calentamiento rápido.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones en Circuitos Eléctricos, Volumen 1, Capítulo 2: Ley de Ohm

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Usar voltímetro, amperímetro y óhmetro
• Aplicar la Ley de Joule para calcular potencia
• Entender las clasificaciones de potencia de componentes
• Reconocer puntos eléctricamente comunes en un circuito

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

1. Mide la resistencia de cada resistor con un óhmetro; registra los valores exactos.

2. Conecta el resistor de 330 Ω a la batería de 6 V usando cables puente, uniendo los cables a los terminales del resistor primero para evitar tocar un componente vivo.

3. Con el circuito alimentado, usa un voltímetro para confirmar el voltaje de la batería a través del resistor. Como el resistor y la batería comparten los mismos dos nodos, el voltaje a través del resistor iguala el voltaje de la batería.

4. Mide la corriente con un amperímetro insertado en el camino del circuito. Crea una ruptura en el cable, coloca el amperímetro entre los extremos abiertos y reconecta el circuito.

5. Registra voltaje, corriente y resistencia. Luego calcula la potencia usando cualquiera de las siguientes formas de la Ley de Joule:

Con una fuente de 6,0 V y un resistor de 330 Ω, la potencia esperada es 0,109 W (109 mW), cómodamente por debajo de la clasificación de 0,25 W del resistor. El resistor debería calentarse notablemente pero no sobrecalentarse.

6. Toca el termómetro al centro del resistor para observar el aumento de temperatura.

PRÁCTICA SEGURA

Al cambiar resistores, desconecta el circuito antes de instalar uno nuevo. Reemplaza el de 330 Ω con el de 10 Ω y reconecta. El resistor de 10 Ω disipa ~3,6 W —más de 14 veces su clasificación de 0,25 W— por lo que calentará rápidamente. Mantenlo alejado de materiales inflamables.

Si el resistor comienza a humear, rompe el circuito inmediatamente, deja que se enfríe, luego re-mide la resistencia. Un resistor dañado a menudo muestra una resistencia mayor, lo que puede reducir corriente y potencia, proporcionando un efecto auto-protector.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS

• Hoja de Trabajo Energía, Trabajo y Potencia