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CCM Electricidad Electricidad y Magnetismo Prof. Luis Jaime Neri
I4: Funcionamiento de una Batería México D.F. a 19 de Octubre de 2010
Alumnos: Javier Thierry Aranda de la Mora A00378906 Carlos Alejandro Alcántara Rogel - A01126217 Abraham Vela Torres A01214563 Emilio Arón Moyers Barrera - A01330132
La fuerza electromotriz y la resistencia interna. La batería no suministra electrones al circuito, su función es establecer el campo eléctrico que ejerce una fuerza sobre los electrones existentes en los alambres y en los elementos del circuito. A la batería se le llama fuente de fuerza electromotriz o fem. En realidad la fuerza electromotriz es una diferencia de potencial en vollts. La Fuerza electromotriz ( I) de una batería es el voltaje máximo posible que ésta puede suministrar entre sus terminales. Ahora, cuando existe una diferencia de potencial entre dos puntos, las cargas se moverán del potencial más reducido al potencial más elevado. El signo positivo en la batería significa que hay más potencial respecto al signo negativo. Todas las baterías, al estar hechas de materia, tienen una resistencia al flujo de las cargas, a ésta resistencia se le conoce como resistencia interna (r). Por lo tanto podemos decir que en una batería ideal (de resistencia interna igual a cero) el voltaje de la batería sería igual a la fem de la batería; sin embargo esto nunca ocurre en la realidad. Una forma gráfica de representar lo que ocurre dentro de una batería es la siguiente:
Como podemos observar la resistencia interna está considerada como una resistencia normal, en serie con una fem. El voltaje producido por la fem, se ve disminuido por la precencia de la resistencia interna (que en realidad no existe, en el dibujo es una representacion de la resistencia del material). Por lo tanto la diferencia de potencial se puede expresar como:
Dónde: I = fem I = corriente r = resistencia interna Es importante tomar en cuenta que por ley de O hm: V=Ir De la ecuacíon anterior se puede observar que la fem es equivalente al voltaje en un circuito abierto, es decir cuando no existe corriente que pase por ahí. Ahora analizemos lo que ocurre a cuando la batería se conecta a un circuito con la función de suministrar energía:
Cualquier componente que se concecte al circuito representa una resistencia más. Por lo tanto la diferencia de potencial de un extremo a otro de la resistencia de carga es
.
Por lo tanto obtenemos que para todo el circuito:
Aquí podemos ver que la la f em es igual a la suma de los voltajes, tanto de la resistencia interna como de la resistencia del material. Además observamos que la corriente depende tanto de la resistencia de la carga externa como la resistencia interna de la batería y que si la resistencia externa es mucho mayor que la interna, se puede despreciar el valor de r. Finalmente si se quiere saber la potencia proporcionada por la batería basta multiplicar el voltaje de cada elemento por la corriente que pasa, así obtenemos que: