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RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADORElaborado por Mauricio Perozo Asistente Laboratorio de Física1. OBJETIVOS1 Objetivo General:Analizar la influencia que ejerce la resistencia interna de un generador sobre la diferencia de potencial existente entre sus bornes, y medir el valor de dicha resistencia i...

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RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADOR Elaborado por Mauricio Perozo Asistente Laboratorio de Física

1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo General: Analizar la influencia que ejerce la resistencia interna de un generador sobre la diferencia de potencial existente entre sus bornes, y medir el valor de dicha resistencia interna. 1.2 Objetivos específicos  

Medir la resistencia interna de un generador. Determinar la corriente de corto circuito.

2. SIMULADOR: 

simulación resistencia interna de un generador en el siguiente link: https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=ele_vnitrni_odpor &l=es [1]

3. TEORÍA Cuando una corriente circula por un circuito simple no lo hace solamente a través de la resistencia externa R, sino que también circula por la resistencia propia del generador (resistencia interna r), tal y como lo muestra la figura 1. [2]

Figura 1. Circuito eléctrico incluyendo resistencia interna r.

La fuerza electromotriz ɛ será igual a la tensión ��� cuando el circuito esté abierto (I = 0). Cuando se cierra el circuito, una corriente I circulará y disminuirá la tensión en los bornes del generador.

ɛ = �� + �� por lo tanto � � = ɛ − �� (1) Donde � � es la tensión en los extremos de la resistencia R y �� la caída de potencial en la resistencia interna r. como �� = �� y�� = �� , entonces: ɛ = �� + �� y la corriente del circuitoɛes: �

=

�+�

El valor máximo de la intensidad de corriente que puede suministrar un generador se denomina corriente de corto circuito ( �� ), y esto ocurre cuando se unen directamente los bornes de un generador de manera que la resistencia externa sea cero (R = 0) entonces:

��

=

ɛ (2)

�

4. PROCEDIMIENTO 1. Ingrese al link https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php? s=ele_vnitrni_odpor&l=es [1], donde visualizará la interfaz gráfica como lo muestra la Figura 2:

Figura 2. Interfaz gráfica para la simulación de resistencia interna de un generador.

La interfaz presenta dos circuitos eléctricos para efecto de comparar resultados, el circuito de la izquierda es un modelo ideal en el cual no se tiene en cuenta la perdida de potencial debido a la resistencia interna r de la fuente o generador, el circuito de la derecha es un modelo en el cual si se tiene en cuenta el efecto de pérdida de potencial debido la resistencia interna r, para el desarrollo de nuestra práctica nos enfocaremos en el circuito de la derecha, el circuito está conformado por una resistencia R, un par de pilas conectadas en serie ya que cada pila tiene un valor de 1.5V vamos a trabajar con un voltaje de ɛ =3V, al fondo de la figura se observa un multímetro en modo de lectura de potencial que estará conectado en paralelo con la resistencia R, allí se visualizara el voltaje en la resistencia �� , otro multímetro estará en modo de lectura de corriente y estará conectado en serie con las pilas y la resistencia R, allí se visualizara la corriente del circuito en mA, la interfaz nos muestra un botón azul por medio del cual se asigna el voltaje de la fuente que puede ser de 1.5V o 3V, también nos permite variar el valor de R y un botón verde que permite observar las ecuaciones del circuito.

2. Seleccione un voltaje de 3V para la fuente, por medio del botón azul.

3. Aumente el valor de la resistencia R hasta 598 Ω para obtener un valor de corriente de 5mA, tomé nota del voltaje � � y ɛ llevándolos a la tabla 1. El aumento o disminución del valor de la resistencia puede hacerse arrastrando la barra que se encuentra a la derecha del botón azul o con las puntas indicadas al lado del número que se muestra.

4. Siga variando la resistencia R para obtener los valores de corriente 10mA, 15mA, 20mA, 25mA y 30mA, llevando los datos de �� y ɛ a la tabla 1.

5. Aplicando la ecuación 1 halle el valor de �� y luego halle la resistencia interna r para cada valor de corriente del circuito, complete la tabla 1. Tabla 1. Datos para encontrar resistencia interna de un generador I(m A) 5 10 15 20 25 30

ɛ(V)

�� ( V)

� �(V )

r= ��/�

3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0

2,99 2,98 2,97 2,96 2,95 2,94

0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06

2 x 10-3 2 x 10-3 2 x 10-3 2 x 10-3 2 x 10-3 2 x 10-3

5. ANÁLISIS 1. ¿Qué es la resistencia interna de un generador? Explique. 2. Determine el valor de la intensidad de corriente de corto circuito ��. 3. Sobre las mismas coordenadas con los datos de la tabla 1 grafique �� vs I, y �� vs I. 4. ¿De las gráficas obtenidas es posible determinar la fuerza electromotriz del generador? ¿Cómo? 5. ¿Es posible con esta misma gráfica encontrar el valor de la resistencia interna y externa del circuito? Explique. 6. ¿Qué representa la corriente de corto circuito en un generador? 7. ¿Cuál es la diferencia entre una fem y una diferencia de potencial? 8. ¿Bajo qué condiciones el valor de la diferencia de potencial entre los bornes de un generador es igual a la fem? 9. ¿La resistencia interna de un generador, depende de la corriente del circuito?

6. BIBLIOGRAFÍA [1] Vladimir Vascak,”Física Animaciones/Soluciones” www.vascak.cz https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=ele_vnitrni_odpor&l=es [2]

C. Mendoza, “Guías de Laboratorio de Física Electromagnetica,”2018.

SOLUCION

1. R/ La resistencia interna es la oposición que presenta el generador a la circulación de corriente a través de él, es decir, produce una reducción de la tensión en bornes del generador, de tal forma que la tensión que se puede aprovechar no es la total sino la que resulta de restar ese valor que se pierde dentro del propio generador.

2. R/ ɛ 3.0 =1500 Ω I c= = r 2 x 10−3

3. R/

4. R/ 5. R/ 6. R/ 7. R/ La F.E.M. de la fuerza electromotriz, es la fuerza necesaria para llevar a cabo el transporte de electrones del cuerpo positivo al negativo, es decir, la tensión de vacío de la pila o del acumulador. La D.D.P. es la diferencia de potencial entre dos puntos. 8. R/ La diferencia de potencial producida por los generadores, capaz de elevar las cargas eléctricas de un potencial a otro más alto, es lo que se conoce como FUERZA ELECTROMOTRIZ. La fuerza electromotriz (f.e.m.) de un generador es la diferencia de potencial que se mide en sus bornes (sus extremos) cuando está en circuito abierto, es decir, sin suministrar corriente.

9. R/ No, la resistencia interna de un generador es propia a su construcción, y en un generador clásico, la resistencia interna va a depender entre otras cosas del calibre del cable, los carbones del conmutador y el largo total del cable.

LABORATORIO DE FISICA RESISTENCIA INTERNA DE UN GENERADOR

ANDRES SEBASTIAN VELASQUEZ VARGAS 1181471 LORENA ISABEL CARREÑO FUENTES 1181334

PRESENTADO A:

FABIAN RUIZ

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS

SAN JOSE DE CUCUTA 2020...