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EQUILIBRIO DE POTENCIA Y MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELECTRICA - UTP
LABORATORIO DE CIRCUITOS - PRÁCTICA 6:
EQUILIBRIO DE POTENCIA Y MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA.

1. OBJETIVOS.
•

Seleccionar adecuadamente el amperímetro y el voltímetro para la medición de la
potencia útil en circuitos resistivos.

•

Verificar el equilibro de potencia en circuitosresistivos.

•

Aplicar los conceptos de Máxima Transferencia de potencia en circuitos lineales
compuestos por fuentes independientes de voltaje y resistencias constantes.

2. TEORÍA
2.1. POTENCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA.
Cuando se aplica una tensión eléctrica a un conductor, fluye una corriente a través de él.
Las magnitudes del voltaje y la corriente son unaindicación de la potencia que fluye hacia
el conductor. La potencia instantánea se calcula por medio de:

P =V ×I

(1)

donde:
P = potencia (W)
V = voltaje (V)
I = corriente (A)
Los elementos de circuito a los cuales se les entrega potencia eléctrica, se definen como
la carga.
Cuando se trabaja con corriente directa (DC), la potencia se puede calcular directamente
por medio de (1),ecuación que, para elementos puramente resistivos se puede convertir
en la expresión conocida como ley de Joule:

P =V ×I = I2 ×R =

V2
R

(2)

Cuando se quiere leer directamente la potencia en bornes de uno o de varios elementos,
se utiliza el vatímetro, aparato que posee dos bobinas: una de corriente, a conectarse en
serie con el conjunto al cual se le quiere medir el consumo o la entregade potencia, y otra
de tensión, a conectarse en paralelo con el elemento en mención.

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2.2. MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA
La potencia es la rapidez a la cual un elemento de circuitos entrega o consume energía
eléctrica. La relación entre la potencia consumida por una resistencia y la tensión y la
corriente en sus bornespara circuitos en corriente directa (DC), está dada por las
anteriores ecuaciones (1) y (2)
Cuando se va a entregar potencia a una carga RL por parte de una fuente de alimentación
(fem = E), se crea una red o circuito serie entre la fuente y la carga (Figura 1). Esta red
puede incluir la resistencia interna de la fuente y la resistencia del elemento que
transporta la energía desde la fuentehasta la carga, esta red es el mismo equivalente de
Thevenin (Figura 2).
Figura 2. Circuito de máxima transferencia de
potencia

Figura 1. Circuito serie

Al encontrar la corriente en los circuitos de las Figuras 1 y 2 (ecuación 3) y reemplazando
en la ecuación (2) se obtiene la ecuación que define el consumo de potencia en la carga
RL (Ecuación 5).

I=

VTh
E
=
( Ri + RL ) ( RTh + RL)

(3)

PRL = I 2 × RL
2

(4)
2

⎛ E ⎞
⎛ VTh ⎞
PRL = ⎜
⎟ × RL = ⎜
⎟ × RL
⎝ Ri + RL ⎠
⎝ RTh + RL ⎠

(5)

En la ecuación (5) se observa que la potencia en la carga (RL) depende de la magnitud de
tensión de la fuente y de la resistencia total entre la fuente y la carga. Si esta ecuación se
traza en un diagrama de Potencia – Resistencia de carga, se obtiene una curva como laque se muestra en la Figura 3.
Figura 3. Principio de máxima transferencia de potencia

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Si la ecuación (5) se deriva respecto a la resistencia de carga, se obtiene que la potencia
máxima que llega a la carga RL ocurre cuando RL = Ri ó RL = RTh, concepto que se
conoce como Máxima Transferencia de Potencia.

3. PREINFORME3.1. En el circuito de la Figura 4, determinar la potencia entregada o absorbida por cada
uno de los elementos del mismo. Emplear los métodos de voltajes de nodos y corrientes
de malla y verificar que en ningún momento la potencia de cada resistencia exceda su
valor máximo permisible.
Figura 4. Medida de potencia

3.2 En el circuito de la Figura 4, calcular la potencia en la resistencia de...