FUERZA ELECTROMOTRIZ Y RESISTENCIA INTERNA DE UNA PILA
RESUMEN Se analizará un circuito sencillo, para así poder entender mejor el concepto de la resistencia interna en una fuente de voltaje (que en este caso, será una pila) y a partir del mismo diferenciar satisfactoriamente los conceptos de fuerza electromotriz y diferencia de potencial. En el desarrollo del mismo se podrán observar las diferencias existentes entre las conexiones en serie y en paralelo en las resistencias Palabras clave: Resistencia interna, fuerza electromotriz, diferencia de potencial.
1. INTRODUCCIÓN Los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica, evidenciando las conclusiones teóricas aprendidas en el transcurso de la clase. Se usará un circuito sencillo para la observación y análisis de los conceptos de fuerza electromotriz y resistencia interna (resistencia propia de una fuente de voltaje real), y se realizaran cálculos a partir del tipo de conexión de las resistencias, teniendo en cuenta si están conectadas en serio o en paralelo, y obviamente, el valor de la resistencia (si está es fija o variable). Estos cálculos se usaran para hallar la corriente (I) en cada circuito, para así poder compararse con los datos obtenidos experimentalmente, y hallar posibles causas de error.
2. MODELO TEÓRICO
Req= 11R1+1R2+…+1Rn
(1) Resistencia equivalente en una conexión de resistencias en serie.
Req= R1+R2+R3+…+Rn
(2) Resistencia equivalente de una conexión de resistencias en paralelo. Ri= (V0-Vab)I (3) Resistencia interna de una fuente de voltaje.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Tabla 1 Con V0 =1.45 Vab | corriente | resistencia interna | 1,29 | 0,26 | 0,62 | 1,3 | 0,24 | 0,63 | 1,308 | 0,22 | 0,64 | 1,32 | 0,2 | 0,65 | 1,33 | 0,18 | 0,66 | 1,35 | 0,16 | 0,63 | 1,36 | 0,14 | 0,64 | 1,37 | 0,12 | 0,66 | 1,38 | 0,1 | 0,7 | 1,4 | 0,08 | 0,63 | 1,41 | 0,06 | 0,66 | 1,42 | 0,04 | 0,75 | 1,44 | 0,02 | 0,5 |
Grafica 1. Voltaje versus corriente. y = -0,6231x + 1,4471 R² = 0,995. -La pendiente de la gráfica 1 representa la resistencia interna de la fuente. El termino independiente representa la fuerza electromotriz (Fem). - Ri=0.64 ; desviación estándar= 0,055; incertidumbre absoluta= 0,116. (0,64±0,116) el valor absoluto de la pendiente es bastante próximo a este intervalo.
Tabla 2 resistencias medidas con el ohmetro | voltaje en los extremos de las resistencias | corriente en cada resistencia(mA) | r1=0,999 | v1=3,48 | I1=3,5 | r2=147,2 | v2=0,52 | I2=3,5 | r3=327 | v3=0,29 | I3=3,5 | Re=1,46 | Vf=5,15 | If=2,74 | Con: ∆R1 =50Ω ∆R2=7.5Ω ∆R3=22Ω R1=1000Ω R2=150Ω R3=330Ω
I= 3.51 (teórica) * Vf=5 v R1=1000Ω R1=1000Ω R1=150Ω R1=330Ω V=5v Rc=1480Ω
I1= VR1=5x10-3A I2= VR2=0,03A I3= VR3= 0,015A * Montaje 1. Ret= 1480 Ree= 1460 Montaje 2.
Ret= 93,48 Ree= 92,3 dis1=20 dis2=1.18
* Montaje en serie. Vf-I1R1-I2R2-I3R3=0
5,15=3,5x10-3999+3,5x10-3147,2+3,5x10-3327 5,15≈5,1562
Montaje en paralelo. Vf-I1R1=0 Vf-I2R2=0 Vf-I3R3=0 I1R1=I2R2=I3R3 4,8x10-3999=31x10-3147.2+(14,2x10-3)(327) 4,79≈4,56≈4,64
Escriba aquí la ecuación.
Tabla 3 resistencias medidas con el ohmetro | voltaje en los extremos de las resistencias | co rriente en cada resistencia(mA) | r1=0,999 | v1=4,8 | I1=4,8 | r2=147,2 | v2=4,79 | I2=31 | r3=327 | v3=4,79 | I3=14,2 |
Re=92,3 | Vf=4,40 | If=49 | Con: ∆R1 =50Ω ∆R2=7.5Ω ∆R3=22Ω
R1=1000Ω R2=150Ω R3=330Ω I= 5.0 (teórica)
3.2 Preguntas -Justifique la validez que tiene la recomendación de hacer todas las medidas usando la misma escala del amperímetro R/ Se usa la misma escala del amperímetro, buscando disminuir el porcentaje de error en cada procedimiento, al tomar las medidas. Estos errores pueden evidenciarse en pérdidas de decimales, errores al usar los factores de conversión, etc. -¿En qué caso la resistencia interna de una fuente tiene efecto despreciable en el circuito? R/ Cuando el circuito está abierto y solo se mide el voltaje de la fuente (con el voltímetro en los bornes de la fuente, que en este caso fue una pila). También cuando dicha resistencia es muy pequeña en comparación con la resistencia externa del circuito. - De acuerdo a la experiencia ¿Qué valor tiene la fuerza electromotriz de la pila usada en la primera parte del procedimiento? R/ Fem=1.45 V
