Fuerza Electromotriz, Resistencia Interna, Eficiencia Y Potencia De Una Fuente De Corriente Continua

FUERZA ELECTROMOTRIZ, RESISTENCIA INTERNA, EFICIENCIA Y POTENCIA DE UNA FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA


1. Objetivos

Determinar la fuerza electromotriz (FEM), la resistencia interna y la eficiencia de una fuente de corriente continua.

2. Equipo

▪ Una fuente de corriente continua (pila)
▪ Un voltímetro (escala máxima 3V)
▪ Un amperímetro
▪ Una resistenciavariable (puente unifilar)


3. Fundamento teórico

1. Fuerza Electromotriz (FEM)

Se denomina así a una diferencia de potencial proporcionada por algún dispositivo, como una batería por ejemplo, que proporciona energía eléctrica. Ignorando la resistencia interna de la batería, la diferencia de potencial entre dos puntos a ambos lados de ésta sería equivalente a la FEM ε de labatería. Para producir un flujo de corriente en cualquier circuito eléctrico es necesaria una fuente de fuerza electromotriz. Las fuentes disponibles son las siguientes:


• Máquinas electrostáticas, que se basan en el principio de inducir cargas eléctricas por medios mecánicos
• Máquinas electromagnéticas, en las que se genera corriente desplazando mecánicamente un conductor a través de uncampo o campos magnéticos
• Células voltaicas, que producen una fuerza electromotriz a través de una acción electroquímica
• Dispositivos que producen una fuerza electromotriz a través de la acción del calor
• Dispositivos que generan una fuerza electromotriz por la acción de la luz
• Dispositivos que producen una fuerza electromotriz a partir de una presión física, como los cristalespiezoeléctricos.


2. Potencia

Es la medida del trabajo necesario para desplazar las cargas a través de una resistencia, respecto de un intervalo del tiempo. La potencia suministrada por la FEM es P = Iε, lo cual es igual a la potencia disipada en el resistor, P = I2R.






3. Eficiencia

La eficiencia o coeficiente de acción útil de la fuente se define como la potenciaexterna y la potencia total disipada en el circuito, es decir: e = Pext/Ptotal = iV/iE = V/E, siendo i la corriente en el interior de la fuente.

4. Procedimiento

1. Arme el circuito de la figura y usando el máximo valor de la resistencia variable R (su máxima longitud) anote las indicaciones del amperímetro y del voltímetro.


2. Disminuya la magnitud de R de modo que Vdisminuya en 0.1 V y anote las indicaciones del amperímetro y del voltímetro, así como la magnitud de R, esta última puede expresarla en unidades de longitud por ser alambre con sección transversal constante.
3. Arme el circuito de la figura
4. Repita el paso 2, en cada caso la lectura del voltímetro será 0.1 V menor que la lectura del paso 2.

1. Con los valores del paso 1 del procedimiento,halle la resistencia por unidad de longitud del alambre de nicrom.

La máxima longitud del alambre de nicrom es de 95 cm., es decir, 0.95 m. La resistencia para esta longitud es: R/L = V/i = 2.275(.

2. Con los valores del paso 2 grafique V = f(i) el cual, según la ecuación (1) debe ser una recta de pendiente negativa. De aquí por extrapolación obtener el valor de la FEM y de r. Halletambién icc.

[pic]

Como vemos el la ecuación de la gráfica es: V = 4.7583 – 3.5323i, y de acuerdo con la ecuación (1) el valor de la FEM es E = 1.1649 V y de la resistencia interna es r = 0.644(. Además icc = E/r = 1.808 A.

3. Determine el valor de R para cada medida tomada.

Como sabemos por la Ley de Kirchhoff, [pic]. Luego, despejamos R para cada medida tomada:

|L |V|i |R = E/i-r |
|10.00 |0.60 |0.89 |0.6648764 |
|15.00 |0.65 |0.8 |0.812125 |
|20.00 |0.69 |0.74 |0.93018919 |
|25.00 |0.67 |0.77 |0.86885714 |
|30.00 |0.69 |0.74...