GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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Potencia de un circuito

Fundamento                                        

En la fig.1 está el esquema de un circuito eléctrico que consta de una resistencia fija RF y una variable RV. La pila tiene una fuerza electromotriz e y su resistencia interna es despreciable. V es un voltímetro, A un amperímetro e I  un interruptor.

SOLUCIÓN

Fig.1

En el experimento se harán  medidas de la intensidad y del voltaje en función de los distintos valores de RV.

La potencia consumida en la resistencia variable vale: .

La potencia consumida en la resistencia fija es:            .

La potencia total suministrada por la pila:                     PT = PV + PF.

Los valores I e V de estas ecuaciones, nos los proporcionan las lecturas de los aparatos.

De acuerdo con la ley de Ohm generalizada podemos expresar la potencia en la resistencia variable.

                          

Si derivamos la expresión anterior respecto de la variable RV e igualamos a cero

    

La consecuencia que se deduce es que la potencia PV tendrá un máximo o un mínimo, cuando la resistencia variable sea igual a la resistencia fija.

La eficiencia h del circuito se define como el cociente entre  la potencia  PV, consumida por la resistencia variable, y la potencia total PT  suministrada por la pila.

A partir de la ley de Ohm generalizada    

 

La última ecuación nos dice que al representar Rv en el eje de ordenadas, frente a  en el eje de abscisas, se obtiene una línea recta cuya pendiente es el valor de la fuerza electromotriz de la pila e  y cuya ordenada en el origen nos da el valor de la resistencia fija RF.

 

Fotografías

Como resistencia variable se ha utilizado un reóstato y el valor de su resistencia aparece en la fotografía escrito debajo de la misma.

Las lecturas del voltímetro, amperímetro y resistencia, correspondientes  a cada medida, se obtienen de las  imágenes siguientes tituladas: “Conjunto de foto-grafías tomadas de diversas medidas”. Los valores se colocan en la tabla 1 y  a partir de ellos se completan las columnas que allí se indican.

Todos los valores del conjunto de fotografías se colocan en la tabla 1 y se completan  todas las columna 

Fotografía 1

Conjunto de fotografías para la toma de medidas

Tabla 1

Resis-tencia variable 

RV/W

Intensidad en  mA

I/mA

Intensidad en A 

I/A

1/I

en A-1

Diferencia de potencial

DV/V

Potencia en la resistenciavariable/W 

 PV =I2R

Potencia en la resistencia fija/W  

PF=IV

Potencia total

PT =

PV+PF 

PT/W

Eficien-cia 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas

Primera parte

a) Represente la resistencia variable RV en el eje de abscisas frente a la potencia consumida en la resistencia variable PV  en el eje de ordenadas. Estime si la función presenta un máximo o un mínimo y a partir de ese punto, determine el valor de R. Probablemente necesite ampliar la escala de la gráfica para localizar ese punto y aun así deberá dar el resultado con una cierta incertidumbre.

 

b) Represente en el eje de ordenadas la eficiencia h frente a RV. Razone cómo debe ser RV frente a RF para que la eficiencia sea cada vez mayor.

c) Represente RV en el eje de ordenadas frene a  en el eje de abscisas. Calcule la ecuación de la recta y determine los valores de e  y  RF.

 

Segunda parte

d) Confeccione  una tabla de RV  y  y represente  RV  en ordenadas frente a en abscisas. Explique el significado de la pendiente de la recta y de la ordenada en el origen. Calcule e y RF.

e) Confecciones una tabla de RV     y   . Represente RV  en el eje de ordenadas frente a  en el eje de abscisas. Explique el significado de la pendiente de la recta obtenida y el de la ordenada en el origen. Calcule e  y  RF.