Fisica General Burbano

FUERZA ELECTROMOTRIZ. CIRCUITO FUNDAMENTAL DE CORRIENTE CONTINUA 451
1 julio
1unidad en el SI de FEM = = 1 voltio
1 culombio
La FEM se mide en las mismas unidades que el potencial.
XX – 13. Ley de Ohm aplicada a un circuito con uno o varios generadores
Supongamos un CIRCUITO CERRADO (o MALLA), es decir, que partiendo de uno de sus puntos se
puede retornar a él por hilos conductores, o atravesando generadores (Fig. XX-16); representaremos
éstos por dos segmentos paralelos, indicándonos el más largo el polo positivo o de mayor potencial
y el corto el negativo o de menor potencial. La potencia del generador (energía por segundo)
de valor eI, se emplea (como hemos indicado en el párrafo anterior) en producción de calor
en la resistencia externa (R) y en el propio generador; si llamamos r a la resistencia interior de éste,
considerando que la energía por unidad de tiempo transformada en calor es I 2 R + I 2 r, aplicando
el principio de conservación de la energía, obtendremos:
e
2 2
e
I = I R + I r ⇒ = IR + Ir ⇒ I =
R + r
e
(10)
Fig. XX-16.– Circuito cerrado.
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
Si suponemos varios generadores (de fuerzas electromotrices e 1
, e 2
etc.; y resistencias internas
r 1
, r 2
, etc.), la expresión anterior se escribirá:
siendo R t
la resistencia total del circuito, suma de todas la resistencias externas e internas intercaladas
en serie.
«La intensidad de la corriente es directamente proporcional a la FEM e inversamente proporcional
a la resistencia total del circuito».
XX – 14. Diferencia de potencial entre los polos de un generador. Caída de potencial
Consideremos la fórmula (10) de esta sección: e = I R + I r, pero como IR = V 1
– V 2
(ley de
Ohm aplicada de 1 a 2 de la Fig. XX-17 considerando únicamente la resistencia externa), obtenemos:
e
1 + 2 + ...
I =
= ∑
R + r + r + ... R
= V − V + Ir ⇒ V − V = − Ir
1 2 1 2
La diferencia de potencial entre los polos de un generador es igual a su FEM disminuida en la
CAÍDA DE POTENCIAL (intensidad por resistencia) en el interior del generador.
Tomaremos para la aplicación de esta fórmula la diferencia de potencial entre el polo positivo y
el negativo del generador, e será, así, siempre positiva; I será positiva o negativa según que su sentido
sea «saliente» o «entrante» con respecto al polo positivo del generador.
Un generador en circuito abierto, es decir, que sus polos no estén unidos entre sí por conductores,
no produce corriente, existe entonces entre sus polos una diferencia de potencial cuyo valor
se identifica con el de la FEM, ya que al hacer I = 0, obtenemos de la fórmula anterior: e = V 1
– V 2
.
«FUERZA ELECTROMOTRIZ de un generador es la diferencia de potencial entre sus polos cuando
no produce corriente, es decir, cuando está en circuito abierto».
Esta definición vuelve a justificar la medida de la FEM en voltios.
XX – 15. Potencia teórica y útil. Rendimiento de un generador
De la fórmula (9) de esta sección podemos definir una potencia teórica, cuyo valor es: P t
= U/t
= eI. La potencia útil o aprovechable es, en realidad: P u
= I (V 1
– V 2
).
Llamamos rendimiento al cociente:
Pu
V1 − V2
IR R
h = = = =
P
I( R + r)
R + r
t
e e e
e
1 2
El rendimiento de un generador es tanto mayor cuanto menor es la resistencia interna del
generador, comparada con la externa del circuito.
XX – 16. Ley general de Ohm
Consideremos el generador de la figura asociado a la resistencia R, que forma parte de un circuito
cerrado por el que circula una intensidad I; en tal circuito pueden existir otros generadores y
otras resistencias. Calculemos la diferencia de potencial entre los puntos 1 y 3:
i
t
e
Fig. XX-17.– Ley de Ohm a los extremos
de un generador.