ACTIVIDAD 01: MAGNITUDES EN GENERADORES IDEALES Y REALES

Características eléctricas indicadas de los componentes entregados por los componentes:

Resistencia de 1000Ω: Esta identificado por los colores marrón, negro, rojo y oro lo que significa que si vamos al código de colores se corresponde a 10x100: 1000Ω que es igual a 1KΩ con una tolerancia de +- 5%

Resistencia de 470Ω: Esta identificado por los colores amarillo, violeta, marrón y oro lo que significa que si vamos al código de colores se corresponde a 47x10: 470Ω con una tolerancia de +- 5%

Resistencia de 220Ω: Esta identificado por los colores rojo, rojo marrón y oro lo que significa que si vamos al código de colores se corresponde a 22x10: 220Ω con una tolerancia de +- 5%

Resistencia de 100Ω: Esta identificado por los colores marron, negro, marron y oro lo que significa que si vamos al codigo de colores se corresponde a 10x10: 100Ω con una tolerancia de +- 5%

Resistencia de 10Ω: Esta identificado por los colores marron, negro, negro y oro lo que significa que si vamos al codigo de colores se corresponde a 10x1: 10Ω con una tolerancia de +- 5%

Una pila de 9V

2 polímetros

1 Placa de entrenamiento

Medición de los valores reales de las características eléctricas anteriores

Resistencias	Tolerancia +5%	Tolerancia -5%	Valores practica	Valores reales
1K Ω	1050 Ω	950 Ω	1K Ω	983 Ω
470 Ω	493,5 Ω	446,5 Ω	470 Ω	466 Ω
220 Ω	231 Ω	209 Ω	220 Ω	217 Ω
100 Ω	105 Ω	95 Ω	100 Ω	100 Ω
10 Ω	10,5 Ω	9.5 Ω	10 Ω	10 Ω

Utilizando los valores medidos, desarrollamos un conjunto de circuitos en los que en cada caso se conecte una única resistencia al generador, comenzando por la de mayor valor óhmico y evolucionando en orden hasta la de menor valor óhmico, dibujando los esquemas de conexión correspondiente a cada uno de los casos

En cada circuito vamos a utilizar una resistencia diferente. Utilizaremos para conectar las resistencias la placa de pruebas. También necesitamos 2 polímetros: uno nos servirá para medir la intensidad y el otro para medir la tensión el la batería como la caída de tensión en las resistencias.

Como hemos visto en los circuitos comenzaremos con la de 1KΩ e iremos descendiendo progresivamente hasta llegar a la de 10Ω.

Conectamos la batería en uno de los extremos de la placa de pruebas haciendo contacto con un extremo de la resistencia.

En el mismo extremo colocaremos una de las puntas del polímetro pata medir el voltaje en paralelo, lo que significa que la otra punta la conectaremos al otro extremo de la resistencia en la cual también colocaremos la otra punta del otro polímetro que nos servirá para medir la intensidad, este polímetro ira conectado en serie y la otra punta restante del segundo polímetro va conectado al otro polo de la batería.

Después de hacer esto con la primera resistencia haremos lo mismo con el resto de resistencias que quedan.

Para cada uno de los circuitos anteriores, anotar las cantidades de las siguientes magnitudes (realizando los razonamientos teóricos si es necesario), suponiendo que todos los componentes son ideales.

-Resistencia 1: 983 Ω

I=V/R:

I= 7,98 V / 983 Ω = 0,0081 A = 8,1 mA

-Resistencia 2: 466 Ω

I=V/R:

I= 7,98 V / 466 Ω = 0,017 A = 17 mA

-Resistencia 3: 217 Ω

I=V/R:

I= 7,98 V / 217 Ω = 0,036 A = 36 mA

-Resistencia 4: 100Ω

I=V/R:

I= 7,98 / 100 Ω = 0,079 A = 79 mA

-Resistencia 5: 10Ω

I=V/R:

I= 7,98 V / 10 Ω = 0,79 A = 790 mA

Repetimos el proceso anterior pero en este caso realizando el montaje fisico de cada uno de los circuitos y midiendo las magitudes con los aparatos de medida oportunos indicando en los esquemas asociados su conexión.

Resistencia	F.e.m. (Batería)	ddV (Batería)	ddV (Resistencia)	Valor real (Resistencia)	Intensidad
1000 Ω	7,98 V	7,85 V	7,96 V	983 Ω	8,1 mA
470 Ω	7,98 V	7,85 V	7,92 V	466 Ω	17 mA
220 Ω	7,98 V	6,98 V	7,81 V	217 Ω	36 mA
100 Ω	7,98 V	6,98 V	7,9 V	100 Ω	79 mA
10 Ω	7,98 V	6,98 V	7,6 V	10 Ω	790 mA

Realizamos una tabla en la que se reflejan los resultados de los dos casos objeto de análisis ( ideal y real )

R	CASO IDEAL	CASO REAL
	f.e.m	ddV bat	ddVr	I	f.e.m	ddV bat	ddVr	I
1000 Ω	7,98 V	7,98 V	9 V	0,009 A	7,98 V	7,85 V	7,96 V	8,1 mA
470 Ω	7,98 V	7,98 V	9 V	0,019 A	7,98 V	7,85 V	7,92 V	17 mA
220 Ω	7,98 V	7,98 V	9 V	0,041 A	7,98 V	6,98 V	7,81 V	36 mA
100 Ω	7,98 V	7,98 V	9 V	0,09 A	7,98 V	6,98 V	7,9 V	79 mA
10 Ω	7,98 V	7,98 9 V	9 V	0,9 A	7,98 V	6,98 V	7,6 V	790 mA

Realizamos un grafico en el que se representan en los dos casos tanto el ideal como el real:

En el eje de ordenadas representaremos: f.e.m., ddV, cdVr

En el eje de abscisas: I

GRAFICA IDEAL

En un generador ideal la ddv se mantiene constante. Para cualquier condicion de funcionamiento; incluso en el caso de un eventual cortocircuito para el cual la corriente demandada sería infinita.

GRAFICA REAL

El la grafica 2 podemos ver que la intensidad en relación a la tensión van descendiendo.

Justificamos razonadamente la diferencia existente entre el caso ideal y el caso real

La diferencia entre los dos casos es que en la batería ideal, la resistencia interna es nula: podemos explicarlo con esta formula:

ddV= E-Ir

• ddV: diferencia de voltaje de la batería

• E: fuerza electromotriz de la batería

• I: intensidad

• R: resistencia interna

Como podemos ver en esta formula r: al ser 0 Ω y al multiplicarlo por la intensidad da cero y al restárselo a E, la ddV de la batería es igual a E

En cada caso existen tres puntos de especial interés.¿cuales son? ¿ Bajo que condiciones de funcionamiento se dan esas condiciones de trabajo de los circuitos? Calculamos los valores de las magnitudes para cada uno de dichos casos

• Cuando tenemos el circuito abierto la ddv de la batería es igual a la f.e.m.

• El punto de plena carga es que la ddV sea un 10% menor que E lo expresaremos en la formula siguiente

ddVplena carga = E- ( 10% de E) =

ddVplena carga = 7,98 - (10/100 x 7,98) = 7,98 - 0,798 =

ddVplena carga= 7,182

• La intensidad de cortocircuito es cuando la resistencia que tenemos en el circuito es casi nula.

Calculamos el valor de la corriente máxima que son capaces de proporcionar los generadores en ambos casos

Icc= E / ri

La grafica esta incompleta pero la línea violeta llegaría hasta cortar la línea de abscisas al cortarla con el punto cero.

X1/Y1 = X2 /Y2 ⇒ X2 = X1 /Y1 x Y2 =

ΔV1/ΔI1 = ΔV2/ΔI2 =

4,7/0,292 = 9/AI2 =

AI2 = 0,56 A

La INTENSIDAD de cortocircuito es de 0,56 amperios

Basándonos en los resultados anteriores, calculamos el valor de la resistencia interna del generador real.

Para calcular el valor de la resistencia interna de la batería ideal de nuestro circuito utilizaremos la siguiente formula:

Vbateria: E -Ir

Pero esta resistencia interna variara al conectarle la resistencia que hemos seleccionado para resolver el ejercicio:

• Resistencia de 1000 Ω:

• R1000Ω = (7,96 V - 7,98 V) / -0,0081 A = 2,469 Ω

• Resistencia de 470 Ω:

• r470Ω = (7,92 V - 7,98 V) / -0,017 A =3,529 Ω

• Resistencia de 220 Ω:

• R220Ω = (7,81 V - 7,98 V) / -0,036 A =4,722 Ω

• Resistencia de 100 Ω:

• R100Ω = (7,9 V - 7,98 V) / -0,079 A =1,01 Ω

• Resistencia de 10 Ω:

• R10Ω = (7,6 V - 7,98 V) / -0,79 A = 0,48 Ω

POTENCIA DISIPADA POR LAS RESISTENCIAS

P= V x I

• Resistencia de 1000 Ω:

P1000Ω = CdVr x I = 7,96 V x 0,0081 A = 0,064 W

• Resistencia de 470 Ω:

P470Ω = CdVr x I = 7,92 V x 0,017 A = 0,134 W

• Resistencia de 220 Ω:

P220Ω = CdVr x I = 7,81 V x 0,0371 A = 0,0289 W

• Resistencia de 100 Ω:

P100Ω = CdVr x I = 7,9 V x 0,079 A = 0,624 W

• Resistencia de 10 Ω:

P10Ω = CdVr x I = 7,6 V x 0,79 A = 6,004 W

Durante el montaje de estos circuitos: ¿ha ocurrido algo imprevisto? Justificar.

Durante el montaje fisico de los circuitos que hemos creado , hemos producido un cortocircuito en la bateria lo que nos hizo que esta se recalentara. El motivo fue por una conexión mal hecha en la placa de ensayos ya que la hemos conectado en una de las ranuras que estaban todos ra bateria se recalentara y perdiera potencia para realizar nuestro ejercicio