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lunes, 20 agosto 2018 español
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¿Cómo Funciona AulaFácil?

Fuerza electromotriz - ε- (f.e.m.) y diferencia de potencial (d.d.p.)

corriente continua 134

 

Con flechas de borde rojo y blanco su interior tenemos el sentido de la corriente (agua en este caso).

 

Habrá corriente de agua siempre que haya una diferencia de alturas de agua entre los dos depósitos.

 

Pero ¿quién es el responsable para que se mantenga la diferencia de alturas y por ello, la corriente de agua?

 

Respuesta, el GENERADOR, que es ajeno al circuito de la corriente de agua. Este generador lo normal es que tenga un motor de gasoil o gasolina o se mueva por electricidad en un circuito exterior al que estamos considerando.

 

Fíjate el señor de la bicicleta:

corriente continua 135

 

Si deja de pedalear, las cargas eléctricas que genera y pone en marcha gracias a la dinamo (quizá esta palabra no sea adecuada) cesarán de pasar por el filamento de la bombilla del faro evitando que ésta se ponga incandescente y alumbre.

 

En este caso, el generador, quien mantiene la diferencia de potencial para que las cargas circulen de un electrodo al otro es el ciclista.

 

En el caso de una pila recordarás (Tema 6), que con una moneda de 5 céntimos de €, un clavo y una patata produjimos 1.76V:

 

corriente continua 136

 

La moneda tiene un baño de cobre y de cinc el clavo. Cada uno de ellos es un electrodo. Si estos electrodos se encuentran en un ácido como el ascórbico de la patata se produce una reacción por la que el cinc desprende electrones que los atrae el cobre estableciéndose una corriente eléctrica.

 

Nuestra rudimentaria pila es un generador porque nos entrega una diferencia de potencial aunque sea por breves segundos.

 

Un automóvil necesita corriente continua y la obtiene de una batería. Esta corriente continua la obtiene de una transformación de la energía química de los elementos de la batería en eléctrica.

 

En las fotografías vemos a continuación es la energía del sol la que se aprovecha para convertirla en energía eléctrica.

 

corriente continua 137

 

El generador en este caso es el sol. Lo malo es ¿qué pasa en un día nublado? ¿qué sucede por la noche? Si no hay sol no tenemos electricidad.

 

Se dice que en una hora el sol nos envía más energía de la que consumimos todos los seres de la Tierra en un año.

 

Por ahora tenemos dificultades a la hora de almacenar la electricidad que podemos obtener durante el día y aprovecharla en las horas que no luce el sol.

corriente continua 138

 

Tampoco nos olvidamos que la energía del viento también la transformamos en energía eléctrica.

 

Existen otros tipos de generadores que nos entregan corriente eléctrica.

 

Los generadores también encuentran en su interior una pequeña Resistencia a la hora de poner a las cargas en marcha. Esta Resistencia a la que la representamos con r, generalmente es muy pequeña.

 

La energía que un generador produce la representamos con ε y la llamamos fuerza electro motriz →f.e.m.

 

La unidad de la f.e.m. también es el voltio.

 

Si ε es la energía que produce un generador y existe en su interior una resistencia r y la intensidad de la corriente que crea la representamos con I ¿cuál la tensión o diferencia de potencial que nos entrega?

 

Siguiendo la ley de Ohm, en el interior del generador se produce una caída de tensión equivalente a r . I y esto significa que en los bornes disponemos de un potencial de: corriente continua 139 voltios.

 

En un circuito abierto como el que representa la siguiente figura:

corriente electronica 140

 

Tenemos una fuente de alimentación, una Resistencia (externa al generador) y un Interruptor. El circuito está interrumpido porque el Interruptor (en el interior de la circunferencia azul) no está cerrado.

 

Esto quiere decir que por la Resistencia externa de 2Ω no pasa la corriente eléctrica.

 

Si mides la diferencia de potencial de la pila tomando como puntos M y N, obtendrás una medida que es la que el generador nos entrega.

 

Si cerramos el circuito:

corriente continua 141

 

se produce el paso de corriente al haber accionado el Interruptor.

 

Esto significa también que por la Resistencia de 2 ohmios está pasando corriente.

 

Si vuelves a medir la diferencia de potencial en los puntos M y N obtienes un valor diferente al obtenido anteriormente, es natural, porque ha habido otra caída de tensión por causa de la Resistencia de 2 ohmios.

 

7.20 Supongamos que tienes una pila de 9V de fem y su resistencia interna de 1Ω.

Teniendo en cuenta el circuito siguiente: 

 

corriente continua 142

 

Calcula:

1) ¿Cuánto vale la Intensidad del circuito?

2) ¿Cuánto vale la caída de tensión en la Resistencia de 2Ω?

3) ¿Cuánto vale la diferencia de potencial en los puntos M y N?

 

Respuestas: 3 amperios, 6V y 6V respectivamente.

 

Solución

Representamos con r la resistencia interna y con R la situada en el circuito externo.

 

Sabemos por la ley de Ohm: 

corriente continua 143

La diferencia de potencial entre los terminales de la Resistencia es la misma de la existente entre los puntos M y N:

corriente continua 144

 

7.21 Después que hayas observado la figura siguiente:

corriente continua 145

 

Calcula el valor de la resistencia interna de la pila –r –.

Respuesta: 1 ohmio.

 

Solución

Una fem de 12V vemos que alimenta el circuito.

Sabemos que la diferencia de potencial que nos entrega el generador es: ΔV = ε – r . I donde sustituyendo por valores que conocemos establecemos la ecuación:

corriente continui 146

 

7.22 ¿Cuánto marcarán el Voltímetro y Amperímetro de la figura:

corriente continua 147

 

sabiendo que la resistencia interna es de 1Ω?

Respuestas: 0,15 amperios y 11,85 voltios.

 

Solución

La Resistencia total es: 80 + 1 = 81Ω

Calculamos la Intensidad:

corriente continua 148

 

La caída de tensión por causa de la resistencia interna es: 

corriente continua 149

 

La caída de tensión en la Resistencia externa es:

corriente continua 150

 

La suma de ambas caídas de tensión equivale al valor de ε.

 

7.23 En la siguiente figura ves a la izquierda un circuito con una Resistencia externa de 80Ω y el amperímetro señala 2 amperios.

corriente continua 151

 

A la derecha tenemos el circuito anterior al que le hemos añadido en serie otra Resistencia de 85Ω lo que hace que la Intensidad de la corriente sea de 1 amperio.

 

Calcula la resistencia interna del generador y la energía ε que éste entrega al circuito.

 

Respuestas: 5Ω, 170V

 

Solución

Llamando r a la resistencia interna y R a la externa establecemos la primera ecuación:

corriente continua 152

 

Ahora nos basamos en el circuito de la derecha y obtenemos la segunda ecuación:

 corriente continua 153
 

Nos ha quedado un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas:

corriente continua 154

 

Dividimos la 1ª ecuación entre la 2ª para eliminar ε:

corriente continuo 155

 

Sustituimos este valor en la 1ª ecuación:

corriente continua156

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