Uno puede pensar en muchos dispositivos que son responsables de crear corriente en cualquier circuito dado. Los generadores, baterías, enchufes de pared, etc. son necesarios para mantener una corriente eléctrica particular en el circuito. Todos estos dispositivos son esenciales para mantener una diferencia de potencial en el circuito y se conocen como fuentes de tensión. Cuando una fuente de voltaje se conecta a través de un conductor, crea un campo eléctrico que hace que las cargas se muevan y esto genera corriente. Los valores de la corriente que se genera dependen estrictamente de las características del material. Cualquier material se opone al flujo de carga eléctrica que se llama resistencia. Se desarrolla debido a la resistividad, que es una propiedad del material. Las fuentes de voltaje tampoco son perfectas, tienen algunas resistencias internas que reducen su voltaje neto entre los terminales.
Fuerza electromotriz, voltaje terminal y resistencia interna
Cuando una batería está conectada con una bombilla, se enciende. A medida que se conectan más y más focos a la batería, la intensidad de los focos disminuye. ¿Cómo sucede? Esto sucede porque se reduce el voltaje de salida de la batería. La razón de esto se puede atribuir a dos partes fundamentales de una batería. Una batería tiene dos partes fundamentales: energía eléctrica y resistencia interna.
Fuerza electromotriz
Todas las baterías vienen en diferentes formas y tamaños. Hay muchos tipos de generadores que son impulsados por muchas fuentes diferentes. Todos estos dispositivos, independientemente de cuáles sean sus fuentes de energía, crean diferencias de potencial entre sus terminales y pueden suministrar corriente si se les conecta una resistencia. Se sabe que la diferencia de potencial crea un campo eléctrico que hace que las cargas se muevan y que a su vez genera corriente. Por lo tanto, esta diferencia de potencial a veces también se denomina fuerza electromotriz (fem).
Al contrario de su nombre, fem no es una fuerza en absoluto. Es una diferencia de potencial. Si se expresa en términos precisos,
EMF es una diferencia de potencial que se crea cuando no fluye corriente en el sistema.
Su unidad se considera todos los Voltios (V). Aunque EMF está directamente relacionado con la diferencia de potencial producida por la fuente de voltaje, aún difiere de la diferencia de potencial real que se refleja en los terminales de la batería. El voltaje terminal alrededor de la batería suele ser menor que la fem de la batería.
Resistencia interna
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.
Voltaje terminal
La salida de voltaje de una batería se mide a través de sus terminales y es por eso que se denomina voltaje terminal. En la siguiente figura se muestra una batería y su resistencia interna. La batería está conectada a otra resistencia externa en serie que se denota por R carga . El voltaje neto desarrollado a través de los terminales de la batería está dado por la ecuación escrita a continuación,
V = fem – Ir
Aquí, «I» es la corriente que fluye en el circuito y «r» es la resistencia interna.
«I» se considera positivo si la dirección de su flujo es del terminal negativo al positivo de la batería. La ecuación muestra que cuanto mayor es la corriente, menor es el voltaje terminal de la batería. También se puede concluir que cuanto menor es la resistencia interna, mayor es el voltaje terminal. Cuando se tiene en cuenta la resistencia de carga, el cálculo actual se vuelve un poco diferente.
La resistencia equivalente del circuito se convierte en,
R = r + R carga
La corriente viene dada por la ley de Ohm,
yo = 
Problemas de muestra
Pregunta 1: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 5 Volts y resistencias internas de 0.02 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 = 5V
r = 0,02 ohmios.
V = IR
Reemplazando los valores en la ecuación,
Yo = V/R
⇒ I = 5/0.02
⇒ I = 250 A
Pregunta 2: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 10 Voltios y resistencias internas de 2 ohmios 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 = 10 V
R = 2 ohmios.
V = IR
Reemplazando los valores en la ecuación,
Yo = V/R
⇒ yo = 10/2
⇒ yo = 5 A
Pregunta 3: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 20 Voltios y resistencias internas de 5 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 = 20 V
R= 5 ohmios.
V = IR
Reemplazando los valores en la ecuación,
Yo = V/R
⇒ yo = 20/5
⇒ yo = 4 A
El voltaje terminal de la batería está dado por,
V = fem – Ir
Dada, fem = 20 V, I = 4A y r = 5
V = fem – Ir
⇒ V = 20 – (4)(5)
⇒ V = 0 V
Pregunta 4: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 20 Voltios y resistencias internas de 5 ohmios y resistencia de carga de 10 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 = 10 ohmios.
r = 5
sustituyendo los valores en la ecuación,
yo =
⇒ yo =
⇒ yo = 1,33 A
El voltaje terminal de la batería está dado por,
V = fem – Ir
Dada, fem = 20 V, I = 4/3 A y r = 5
V = fem – Ir
⇒ V = 20 – (1,33)(5)
⇒ V = 20 – 6,65
⇒ V = 13,35
Pregunta 5: Encuentre la corriente que fluirá dentro de la batería de 10 voltios y resistencias internas de 2 ohmios y resistencia de carga de 3 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 = 10 V
R carga = 3 ohmios.
r = 2
sustituyendo los valores en la ecuación,
yo =
⇒ yo =
⇒ yo = 2 A
El voltaje terminal de la batería está dado por,
V = fem – Ir
Dada, fem = 10 V, I = 2 A y r = 2
V = fem – Ir
⇒ V = 10 – (2)(2)
⇒ V = 10 – 6
⇒V = 4V
Publicación traducida automáticamente
Artículo escrito por anjalishukla1859 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA