Por lo general, al estudiar la teoría detrás de los circuitos eléctricos, se supone que todos los componentes de los circuitos son ideales. En un estado ideal, se supone que la batería del sistema tiene resistencia cero. Pero en realidad, no es el caso. Mientras se trabaja con baterías en la vida real, se nota que tienen cierta resistencia interna que afecta la corriente en el circuito. A veces no se especifica en la batería y cambia a medida que la batería se descarga. En ese caso, se vuelve esencial calcular la resistencia interna de la batería que se está utilizando. Veamos cómo se hace en detalle.
Resistencia interna de una batería
Se sabe que una batería grande basada en fem tiene más tamaño que las baterías con menos fem. Estas baterías contienen más energía y, por lo tanto, pueden entregar corrientes más grandes. Tenga en cuenta que una batería de 12 V de un camión puede entregar más corriente que una batería de 12 V presente en una motocicleta. La razón detrás de esto se puede atribuir al hecho de que la batería del camión tiene menos resistencia interna que la batería de una motocicleta.
La resistencia interna es la resistencia inherente que está presente dentro de una fuente de voltaje.
La figura anterior muestra dos partes fundamentales de una fuente de voltaje. La fem presente dentro de la batería y la resistencia. Esta fem se denota por E mientras que la resistencia interna se denota por r, ambos son series. Cuanto menor sea la resistencia interna de la batería, más corriente podrá suministrar al circuito. La resistencia interna de una batería puede comportarse de formas complejas, a medida que la batería se agota, la resistencia interna de la batería aumenta. Pero también puede depender de la magnitud y la dirección de la corriente eléctrica a través de una fuente de voltaje, su temperatura e incluso el material del que está hecha la batería.
Potenciómetro
El potencial se utiliza para medir la diferencia de potencial entre dos puntos. A veces también se usa para comparar la fem de dos celdas o medir la resistencia interna de una batería. A nivel estructural, es un dispositivo que consiste en un alambre largo de área transversal uniforme y de 10m de longitud. Al usar un potenciómetro, uno debe asegurarse de que el cable que se comienza a usar en el dispositivo tenga un área de sección transversal uniforme y una resistividad baja y un coeficiente de temperatura alto. Los alambres se estiran paralelos entre sí y se unen en serie a través de las tiras de cobre. También se adjunta una escala de metro a la tabla de madera.
Relación entre EMF y diferencia de potencial a través de una celda
Consideremos una celda con fem «E» y resistencia interna «r». La celda está conectada a una resistencia externa de “R”. En ese caso, la resistencia total del circuito se convierte en R + r. La corriente I en el circuito ahora estará dada por,
Yo = E/(R+ r)
⇒ mi = yo (r + r)
Por lo tanto, el potencial a través de la resistencia externa,
V = IR = E – Ir
Esta ecuación muestra que V es menor que la fem de la celda. Esta caída de potencial se debe a la caída de potencial de la resistencia interna de la batería. La ecuación dada arriba se puede reorganizar como,
La resistencia interna estará dada por,
El reóstato se puede ajustar en el potenciómetro para obtener las longitudes de equilibrio l 1 y l 2 para circuitos abiertos y cerrados respectivamente. La figura muestra este ajuste,
Sea «k» el gradiente de potencial en el cable del potenciómetro.
E = kl 1 y V = kl 2
La ecuación anterior para la resistencia interna puede ser modificada por,
⇒
Problemas de muestra
Pregunta 1: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 10 Volts y resistencias internas de 0.04 ohms en caso de que sus terminales estén conectadas entre sí.
Responder:
La corriente en ese caso vendrá dada por la simple aplicación de la ley de ohm.
V = 10V
r = 0,04 ohmios.
V = IR
Reemplazando los valores en la ecuación,
Yo = V/R
⇒ I = 10/0,04
⇒ I = 250 A
Pregunta 2: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 40 Voltios y resistencias internas de 10 ohmios en caso de que sus terminales estén conectadas entre sí. Encuentre el voltaje terminal de la batería.
Responder:
La corriente en ese caso vendrá dada por la simple aplicación de la ley de ohm.
V = 40 V
R= 10 ohmios.
V = IR
Reemplazando los valores en la ecuación,
Yo = V/R
⇒ I = 40/10
⇒ yo = 4 A
El voltaje terminal de la batería está dado por,
V = fem – Ir
Dada, fem = 40 V, I = 4A y r = 10
V = fem – Ir
⇒ V = 40 – (4)(10)
⇒ V = 0 V
Pregunta 3: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 20 Voltios y resistencias internas de 4 ohmios y resistencia de carga de 6 ohmios en serie. Encuentre el voltaje terminal de la batería.
Responder:
La corriente en ese caso vendrá dada por la simple aplicación de la ley de ohm.
yo =
fem = 20 V
R carga = 6 ohmios.
r = 4
sustituyendo los valores en la ecuación,
yo =
⇒ yo =
⇒ yo = 2 A
El voltaje terminal de la batería está dado por,
V = fem – Ir
Dado, fem = 20V, I = 2A y r = 4
V = fem – Ir
⇒ V = 20 – (2)(4)
⇒ V = 20 – 8
⇒V = 12V
Pregunta 4: Encuentre la resistencia interna de la batería si el potenciómetro está balanceado en longitudes l 2 = 120 cm y l 1 = 300 cm desde un extremo. Suponga que la resistencia externa es de 10 ohmios.
Responder:
La resistencia interna cuando se mide a través del potenciómetro está dada por,
Dado:
l 1 = 300 cm
l 2 = 120 cm
R = 10
Reemplazando los valores en la ecuación,
⇒
⇒
⇒ r = 6 ohmios
Pregunta 5: Encuentre la resistencia interna de la batería si el potenciómetro está balanceado en longitudes l 2 = 60 cm y l 1 = 150 cm desde un extremo. Suponga que la resistencia externa es de 20 ohmios.
Responder:
La resistencia interna cuando se mide a través del potenciómetro está dada por,
Dado:
l 1 = 60 cm
l 2 = 150 cm
R = 20
Reemplazando los valores en la ecuación,
⇒
⇒
⇒ r = 6 ohmios
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA