Potencia máxima de un circuito eléctrico de corriente continua

Transcripción

1 Potencia máxima de un circuito eléctrico de corriente continua Dispositivo experimental En el circuito cuyo esquema está detallado en la figura, son constantes durante todo el experimento, las fuerzas electromotrices y y las resistencias y.la resistencia es variable. El circuito de la figura se ha realizado utilizando como dos pilas comerciales de 4,5 V unidas en serie. Una pila de 4,5 V se utiliza como. Es posible cambiar los valores de las fuerzas electromotrices, respetando siempre que >. Fig. Aunque es posible emplear en lugar de pilas aparatos electrónicos de corriente continua, recomendamos las pilas debido a que práctica-mente carecen de resistencia interna. y son resistencias comerciales etiquetadas como 000 Ω y 470 Ω respectivamente. La resistencia variable, se ha realizado utilizando dos resistencias comerciales de 000Ω y cuatro resistencias comerciales de 00 Ω, combinándolas en serie y en paralelo. A representa un amperímetro en la escala de los miliamperios. Fundamento teórico Aplicamos a las dos mallas del circuito la segunda ley de Kirchhoff (fig.) Consideramos como sentido positivo en el circuito el antihorario. Fig.

2 ( ) () - ; ; La potencia disipada en la resistencia variable es: ( ) ( ) [ ] () Cte P Derivamos la ecuación () respecto de la variable e igualamos a cero. ( ) [ ] ( ) [ ]( ) ( ) [ ] ( ) ( ) ( ) ) (3 0 Cte d dp 4 El valor obtenido en de según la ecuación (3) puede ser un máximo o un mínimo de la función P f(). En el experimento real montaremos circuitos como el indicado en la figura,.mediremos la intensidad de la corriente y calcularemos el valor de en cada circuito. Obtendremos la gráfica P- (a partir de la ecuación ). En la misma gráfica colocaremos los puntos experimentales obtenidos de la medida de y de. El montaje que corresponde al esquema de la figura se ha realizado de la manera más sencilla posible y puede verse en la fotografía. Así, se utiliza un multímetro de los más baratos y el circuito se monta sobre un tablero de corcho, uniendo las distintas partes mediante soldaduras y con chinchetas.

3 Fotografía.- La fotografía corresponde al esquema de la figura, salvo que no aparece cerrado el circuito con la finalidad de que las pilas no se gasten. Cuando se hace una medida se cierra el circuito con chinchetas en B y C y una vez hecha y de modo inmediato se abre de nuevo el circuito por los puntos B y C desclavando las chinchetas. Fotografía para la toma de medidas A continuación figuran una serie de fotografías, la, 3, 4, y 5 nos dan los valores experimentales de,, y.las siguientes nos sirvan para medir la intensidad y las resistencias a partir de las asociaciones entre las resistencias de 000 y 00 ohmios. El lector debe anotar los resultados en la tabla. El valor de lo deducirá de cada fotografía a partir de la información que aparece en ella indicando el valor de cada resistencia.

4 Fotografía.- El voltímetro mide el valor de ya que las pilas tienen una resistencia interna muy pequeña. Fotografía 3.- El voltímetro mide.

5 Fotografía 4.- Valor experimental de. El dial del óhmetro está en la escala de kω Fotografía 5.- Valor experimental de. El dial del óhmetro está en en la escala de kω

6 Fotografía 6 Fotografía 7

7 Fotografía 8 Fotografía 9

8 Fotografía 0 Fotografía

9 Fotografía Fotografía 3

10 Fotografía 4

11 Tratamiento de los datos Valores medidos experimentalmente ; Cte ( ) Tabla esistencia T /Ω Cte* (( ( ))^ Poten-cia teórica P T /W esistencia de las fotos e/ω ntensidad de las fotos /ma Potencia experimental P E /W Con los datos de la resistencia T y de la potencia teórica P T, representa en el eje de abscisas la resistencia y en el de ordenadas la potencia. Está curva representa la que denominamos curva teórica. En esa misma gráfica representa E frente a P E