Resistencias Sensibles a la Temperatura

Este experimento trata de poder construir un circuito que esta alimentado con una fuente de poder de 5 volts. Y una resistencia sensible a la temperatura, lo cuál en algún punto del circuito la diferencia de potencial es 2 volts, a una temperatura de 50 º celcius. Con esto se analizará el comportamiento de la resistencia ante variaciones de temperatura utilizando herramientas matemáticas, luego trataremos de poder construir el circuito.

Procedimiento Experimental

Los materiales que ocupamos para este experimento son:

Calentador de Agua
Multitester
Agua
Cables de Conexión
Fuente de Poder
Resistencia Sensible a la Temperatura
Termómetro
Vaso Precipitado
Tubo de Ensayo

La situación es la siguiente:

Después de construir el montaje, colocamos la resistencia en el interior del tubo de ensayo, luego procedemos a elevar la temperatura de la resistencia, y con el multitester vemos como varía la resistencia. Los datos obtenidos fueron los siguientes:

Temperatura (ºC)	Resistencia (KW)
20	5.51
22	5.18
24	4.55
26	4.14
28	3.85
30	3.46
32	3.18
34	2.91
36	2.66
38	2.42
40	2.23
42	2.06
44	1.90
46	1.76
48	1.59
50	1.48
52	1.35
54	1.25
56	1.18
58	1.07

Mirando más detenidamente los datos encontrados, se nota que a medida que la temperatura aumentaba, la resistencia disminuía, por lo cuál se puede concluir que la Temperatura es inversamente proporcional a la resistencia.

Para poder observar mejor esta situación graficaremos los datos:

También

También se puede observar del gráfico que la resistencia varía en forma exponencial con respecto a la temperatura. Por lo tanto la curva es de la forma:

R(T): Ae

Donde A y B son constantes, R es la resistencia y T es la temperatura.

Para poder encontrar más explícitamente los valores de las constantes, rectificaremos la curva encontrada. Para esto graficaremos Ln R v/s la temperatura. Lo cuál nos dio el siguiente gráfico:

Analizando este gráfico, podemos determinar las constantes, entonces observando el gráfico podemos determinar que A = 12.70 y B= 0.043

Analizando el circuito que tenemos:

Aquí tenemos que utilizar una resistencia “normal” tal que halla una diferencia de potencial de 2 volts. Con siguiente, se hallará el valor de la resistencia.
Por la ley de las mallas tenemos que Vt= V1 + V2
Y también por la ley de Kirchhoff: V= I*R
Se sabe que Vt es 5 volts, luego se obtiene:
5 = Rt*I + R2*I
Como las resistencias están en serie la intensidad de corriente en todo el circuito es la misma.
Como sabemos los voltajes en una malla se suman, entonces, si queremos un voltaje de 2 volts en R2 que, Rt=I*3, esto debe suceder a una temperatura de 50ºC, y este temperatura Rt, es igual a Rt=1.65 ± 0.05 KW, como I = 3/Rt entonces la intensidad a lo largo del circuito es I= 2.05 ± 0.05 Amp. También sabemos que R2(R2 = 2/I) entonces R2= 0.97 ± 0.05 KW. Con estos datos se puede construir el circuito buscado, el cual es el siguiente:

Discusión

Tenemos que tomar en cuenta que pueden haber situaciones que influyan en nuestras medidas, pues por ejemplo en la primera parte, cuando graficamos la resistencia con respecto a la temperatura, está sujeta a la velocidad de reacción, ya que al constatar una cierta temperatura en el termómetro se observaba, qué medidas indicabas el multitester y en este paso de un instrumento a otro puede haber un efecto que influya en la medida, y este puede ser el fenómeno que hace producir esa incerteza.
Para el hecho anterior, loa estipulación de las constantes de la función de la resistencia, en función de la temperatura también arrastra una cierta incerteza y por lo0 tanto todos los cálculos que se hicieron a partir de ésta.

Existen resistencias variables con la temperatura. Se trata de las resistencias NTC y PTC.

La resistencia NTC (Coeficiente Negativo de Temperatura) tienen la particularidad de disminuir la resistencia interna al aumentar su temperatura. También se llaman termistores. Entre sus aplicaciones destacan: la medida de la temperatura en motores y máquinas, termostatos, alarmas contra calentamientos, etc.

La resistencia PTC (Coeficiente Positivo de Temperatura) son aquellas que aumentan su resistencia interna al aumentar su temperatura. Se utilitan para el control y protección de circuitos electrónicos.

Por otro lado, ciertos materiales como el Selenio varían sus propiedades conductoras cuando varía la intensidad de luz que incide sobre ellos. Este efecto se denomina fotoconductividad.

Las resistencias LDR (Light Dependent Resistors), también llamadas foto-resistencias tienen muchas aplicaciones como puertas automáticas de ascensores, control de alumbrado público, alarmas, máquinas detectoras de luz, etc.

resistencias especiales a varios tipos de resistores cuya característica principal es que el valor de su resistencia no es constante, sino que depende de alguna magnitud externa. Estas resistencias se fabrican con materiales especiales, generalmente semiconductores.

En función de como se produzca la variación en el valor de la resistencia se distinguen los siguientes tipos de resistencias variables:

Termistores:

Resistores cuyo valor de resistencia varia con la temperatura. Hay de dos tipos:

NTC: (negative termistor coeficient). En estos elementos la resistencia va decreciendo a medida que aumenta la temperatura, la relación entre el valor de la resistencia y la temperatura no es lineal sino exponencial. Se emplean en su fabricación óxidos semiconductores de níquel, cobalto y zinc. No cumplen la ley de Ohm.

PTC: (positive termistor coeficient). En estos elementos, el valor de la resistencia va aumentando a medida que aumenta la temperatura. Se emplean como sensores de temperatura y para proteger de sobrecalentamientos a componentes sensibles a la temperatura.

Varistores:

Resistencias variables en las que el valor de la resistencia disminuye a mediada que se incrementa el voltaje al que se somete al elemento. Se conocen como VDL: (voltaje dependent resistor).

Fotoresistores:

Resistencias variables cuayo valor varían según la luz que incide sobre ellas. LDR: (Light dependent resistor). Cuanto mayor es la intensidad de luz que llega al LDR menor es la resistencia que ofrece al paso de corriente.