- 1 -CONEXIÓN DE BATERÍAS EN SERIE, CONEXIÓN DE BATERÍAS EN PARALELO Y MEDICIÓN DE LA

RESISTENCIA INTERNA DE BATERÍAS

I. OBJETIVOS.-

Determinar la resistencia interna de las dos baterías conectadas en serie y compararla con la resistencia interna de una sola batería.

Determinar la resistencia interna de las dos baterías conectadas en paralelo y compararla con la resistencia interna de una sola batería.

Determinar la resistencia interna de baterías. Determinar el valor de la resistencia de carga en la que la potencia máxima es sacada de la

batería.

II. EQUIPOS Y MATERIALES.-

Componentes de los circuitos:

01 Tablero de conexiones a presión, DIN A4. 01 Porta baterías 01 Resistencia de 0,1, 2 W, 5 %. 01 Resistencia de 0,22, 2 W, 5 %. 02 Resistencia de 1, 2 W, 5 %.

Instrumentos de medición:

02 Multímetro

Fuente de Alimentación:

02 Baterías de 1,5 V.

Conectores:

02 Cables de conexión, rojo, 50 cm. 02 Cables de conexión, negro, 50 cm. 01 Set de 10 puentes.

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- 2 -III. EXPOSICION TEORICA

La fuerza electromotriz son fuerzas de naturaleza no eléctrica las que en el interior de las fuentes de corriente llevan a las cargas desde un potencial más bajo hacia un potencial hacia un potencial mayor. Al efectuar este trabajo interno hay que vencer la resistencia interna r de la fuente. Toda fuente tiene resistencia interna r. Cuando se dice que la fuente tiene, por ejemplo 3 voltios quiere decir que cada unidad de carga tiene en el borde positivo una energía potencial de 3 joule respecto al borne negativo cuyo nivel de energía potencial se toma igual a cero.

Cuando se pone en funcionamiento la batería del circuito, la corriente i fluye de mayor a menor potencial, fuera de la pila atravesando la resistencia externa R. Dentro de la pila, son fuerzas liberadas por energía química (FEM) las que llevan las caras eléctricas de (-) a (+), venciendo a la resistencia interna r de la fuente. La ley de kirchoft para este circuito se escribe así:

E-ir-iR=0

Potencia.- La potencia de cualquier dispositivo es la rapidez con la cual este cede o absorbe energía. En el sistema internacional la unidad de potencial es el Vatio= Joule/segundo.

La potencia exterior o sea la disipada en R es:

Pext= iV= R

,de donde se ve que la eficiencia de la potencia se acerca a 1 cuando i tiende a 0; seria “máxima” cuando i=0 (circuito abierto) y que luego disminuye linealmente y se vuelve cero durante el corto circuito, cuando se disipa toda la energía en el interior de la pila.

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- 3 -IV. PROCEDIMIENTO

1.1. PARTE A : DETERMINAR LA RESISTENCIA INTERNA DE DOS BATERÍAS CONECTADAS EN SERIE Y COMPARARLA CON LA RESISTENCIA INTERNA DE UNA SOLA BATERÍA

1. Arme el circuito como se muestra en la figura 1. Asegúrese que la polaridad de la fuente de voltaje y la del multímetro sean las correctas, y que el rango de medida haya sido correctamente seleccionado.

2. Mida el voltaje de la batería VK con una resistencia de carga de RL = (circuito abierto) y registre este valor en la tabla 1.

3. Mida el voltaje de la batería VO y la corriente IO con una resistencia R = 0 (conecte un puente en lugar de la resistencia). Registre los resultados en la tabla 1.

Figura 1: Medición de la resistencia interna de dos baterías conectadas en serie.

TABLA 1:

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Resistencia

RL ()

Voltaje

V (V)

Corriente

I (A)

0 0

0 0.1 4.7

- 4 -1.2. PARTE B : DETERMINAR LA RESISTENCIA INTERNA DE DOS BATERÍAS CONECTADAS

EN PARALELO Y COMPARARLA CON LA RESISTENCIA INTERNA DE UNA SOLA BATERÍA

1. Arme el circuito como se muestra en la figura 2. Asegúrese que la polaridad de la fuente de voltaje y la del multímetro sean las correctas, y que el rango de medida haya sido correctamente seleccionado.

2. Mida el voltaje de la batería VK con una resistencia de carga de RL = (circuito abierto) y registre este valor en la tabla 2.

3. Mida el voltaje de la batería VO y la corriente IO con una resistencia R = 0 (conecte un puente en lugar de la resistencia). Registre los resultados en la tabla 2.

Figura 2: Medición de la resistencia interna de dos baterías conectadas en paralelo.

TABLA 2:

Resistencia

RL ()

Voltaje

V (V)

Corriente

I (A)

1.4 0

0 0.15 2.9

1.3. PARTE C : DETERMINAR LA RESISTENCIA INTERNA DE UNA BATERÍA

1. Arme el circuito como se muestra en la figura 3. Asegúrese que la polaridad de la fuente de voltaje y la del multímetro sean las correctas, y que el rango de medida haya sido correctamente seleccionado.

2. Mida el voltaje de la batería sin la resistencia de carga RL y registre el valor en la tabla 3.

3. Mida el voltaje existente de la batería con la resistencia RL = 2 (2 resistencias conectadas en serie) y registre el resultado en la tabla 3.

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- 5 -4. Repita este procedimiento de medición para todos los valores de resistencias dadas

en la tabla 3. Donde necesariamente, tendrá que conectar las resistencias disponibles en serie o en paralelo para conseguir la resistencia requerida.

Figura 3: Medición de la resistencia interna de una batería.

TABLA 3:

Resistencia

RL ()

Voltaje

V (V)

Corriente

I (A)

Potencia

P (W)

1.4 0 0

1.32 1.1 0.8 0.88

1 0.9 0.9 0.81

0.32 0.7 1.7 1.19

0.22 0.55 1.9 1.045

0.18 0.5 2 1

0.10 0.4 2.3 0.92

0 0.15 3.5 0.525

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- 6 -V. CUESTIONARIO

1. Desarrolle el fundamento teórico.

PARTE A:

2. Compare el voltaje terminal de aproximadamente 1,5 V para una sola batería con el voltaje de las dos baterías conectadas en serie.

El voltaje es mayor para el voltaje en serie, pues existe una adición de las fuerzas electromotrices.

3. Calcule la resistencia interna de las dos baterías conectadas en serie de los

resultados medidos usando la ecuación: Ri = (V K − VO ) /IO

La resistencia es =0.0213

PARTE B:

4. Compare el voltaje terminal de aproximadamente 1,5 V para una sola batería con el voltaje de las dos baterías conectadas en paralelo.

El voltaje es el mismo pues es una conexión en paralelo.

5. Calcule la resistencia interna de las dos baterías conectadas en paralelo de los

resultados medidos en la tabla 2, usando la ecuación: Ri = (V K − VO ) /IO

La resistencia interna de las dos baterías es =0.431

PARTE C:

6. Calcule la intensidad de corriente a través de cada resistencia de carga usando la

fórmula I = V /R

, e ingrese los resultados en la tabla 3.

Las respectivas intensidades se encuentran en la tabla Nº 3 de resultados.

7. Usando la fórmula P = V⋅I

, calcular la potencia producida de la batería o la potencia consumida de la resistencia. Ingrese los resultados en la tabla 3.

Los resultados de la potencia se encuentran en la tabla Nº 3 de resultados.

8. Trazar los valores medidos para el voltaje como una función de la resistencia en un grafico.

La grafica se encuentra en el papel milimetrado Nº 1.

9. Usando el grafico del punto 4.8, determine la resistencia en la que el voltaje se reduce a la mitad.

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- 7 -La resistencia es 0.723, se encuentra en la en el papel milimetrado Nº 1

10. Trazar los valores para la potencia como una función de la resistencia en un grafico.

La grafica se encuentra en el papel milimetrado Nº 4.

VI. CONCLUCIONES

o La eficiencia se acerca al 100%, la potencia útiles pequeña.

o En las instalaciones eléctricas de gran potencia es condición importante la obtención de una gran eficiencia y por eso debe cumplirse que la resistencia interna debe ser mucho menor que la resistencia R de carga.

o Los cortocircuitos en las grandes instalaciones son intolerables.

o La resistencia interna de la batería se disipa en forma de calor, aumentando su temperatura de los compuestos químicos.

o La resistencia de los alambres conductores a menudo es pequeña y por eso no se le toma en cuanta.

VII. RECOMENDACIONES

o Tener mucho cuidado con la elección de la escala de los equipos

o Debemos escoger la escala de acuerdo a la resistencia ya que esta puede variar.

o Obtener datos precisos para la obtención de una buena recta de mínimos cuadrados.

o Colocar los terminales de las baterías en forma correcta.

VIII. BIBLIOGRAFIA

o RESNICK, Robert, Física para Ciencias e Ingeniería, pp823 - 826; 879 – 884; Ed. Continental S.A. 1967

o Tipler, Paul; Física para la Ciencia y la Ingeniería; Vol. 2

o Alonso-Finn; Física; Vol. II

o Kip, Arthur; Fundamentos de Electricidad y Magnetismo.

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Descripción de los instrumentos usados

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Marca : Yokogawa

Modelo: 2011

Campo de medición: 0-30; 0-100

Simbología:

VOLTIMETRO

Marca : 3bscientific

Modelo: u21080

FUENTE DE CORRIENTE CONTINUA

Material: Cobre cubierto con aislante.

CABLES DE CONEXION

LAMPARA INCANDESCENTE RESISTENCIA

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1. Imágenes del procedimiento en el laboratorio y otros componentes

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Instalación de Componentes Observación de medidas

Imagen de la Lámpara a conectar Imagen de la Resistencia a conectar

Set de 10 puentes Interruptor

Colocando las resistencias Viendo Lecturas en los instrumentos