GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

Máximo de una función (Potencia de un generador)

Objetivo

Determinar los valores de la fuerza electromotriz de una pila y  de una resistencia asociada en serie con ella, sin que se tenga acceso directo a las dos.

Material

Caja negra

Juego de resistencias ( 100 W,  220 W, 330 W,  470 W,  1000 W ,  2200 W,  4700 W)

Multímetro (2)

Fundamento.

Sea e la fuerza electromotriz de la pila y R_X la resistencia en serie asociada de la que es preciso calcular su valor. R_E representa  la resistencia exterior.

 En el circuito de la figura 1, cuya foto de montaje se da en la figura 2, se aplica la ley de Ohm generalizada

Fig.1

Fig.2

                                            (1)

La potencia consumida en la resistencia R_E vale

                         (2)

El valor máximo de la potencia se obtiene derivando respecto a la variable R_E e igualando a cero   

La máxima potencia se obtiene cuando la resistencia exterior es igual a la resistencia R_X.

Procedimiento

 Utilice  el juego de resistencias  para obtener distintos valores de la resistencia R_E. En cada caso mida la intensidad y el voltaje y anote los valores en la tabla inferior

a) Represente gráficamente la potencia (eje Y)  frente a R_E ( eje X). De la curva deduzca el valor de R_X.

b) A partir de la ecuación  (1) se deduce que

Represente el inverso del voltaje ( eje de ordenadas)  frente a 1/R_E ( eje de abscisas) y calcule los valores de e y Rx.

c) Represente V( eje Y) frente a la intensidad en el eje X y a partir de la gráfica determine los valores de R_X y e.

d) Con los valores promedio de e y Rx en la ecuación (2), construya la curva teórica de la potencia .Dé valores a RE diferentes a los ya utilizados en el experimento y compárela con la deducida en el apartado a)