Fuentes de Voltaje y de CorrienteGallo Vereau, Kevin Paul; Rivera Burgos, Mara Rosita ; Vaella Alarcn, TitoFacultad de Ciencias Fsicas y Matemticas, Escuela Acadmico Profesional de Fsica Universidad Nacional de Trujillo, La Libertad, Per RESUMENEl laboratorio desarrollado consisti en la determinacin de la resistencia interna y la resistencia de carga sobre la salida de una fuente de voltaje as como tambin la determinacin de la influencia de la resistencia, para ello hicimos uso de un :protoboard, resistencias, cables de conexin, fuente de voltaje, voltmetro y un ampermetro; para el primero objetivo se estableci una fuente de voltaje firme, donde la resistencia tena que ser pequea, mientras que para el segundo objetivo la resistencia en la fuente de corriente tuvo que ser mayor para que la cada de voltaje sea mnima. Se encontr el valor de la resistencia interna la cual fue As como tambin la resistencia de carga de las fuentesIlustracin 1:Fuentes reales con carga, de tensin, a), e intensidad, b)

I. FUNDAMENTO TERICOFuente de Voltaje

Una fuente de tensin real se puede considerar como una fuente de tensin ideal, en serie con una resistencia , a la que se denomina resistencia interna de la fuente (figura 2). En circuito abierto, la tensin entre los bornes A y B () es igual a (=), pero si entre los mencionados bornes se conecta una carga, , la tensin pasa a ser:

que como puede observarse depende de la carga conectada. En la prctica las cargas debern ser mucho mayores que la resistencia interna de la fuente (al menos diez veces) para conseguir que el valor en sus bornes no difiera mucho del valor en circuito abierto. Una fuente de voltaje firme es aquella cuya resistencia interna es menor que el 1/100 de la resistencia de carga. Con una fuente de voltaje firme, al menor el 99% del voltaje de la fuente aparece sobre la resistencia de carga.

Fuente de Corriente

De modo similar al anterior, una fuente de corriente real se puede considerar como una fuente de intensidad ideal, , en paralelo con una resistencia, , a la que se denomina resistencia interna de la fuente (ilustracin 1). En cortocircuito, la corriente que proporciona es igual a , pero si se conecta una carga, , la corriente proporcionada a la misma, , pasa a ser:

que como puede observarse depende de la carga conectada. En la prctica las cargas debern ser mucho menores que la resistencia interna de la fuente (al menos diez veces) para conseguir que la corriente suministrada no difiera mucho del valor en cortocircuito.Una fuente de corriente firme es aquella cuya resistencia es al menor 100 veces mayor que la resistencia de carga. Con una fuente de corriente firme, la corriente pasa a travs de la carga es al menor 99% de la corriente de la fuente.

MATERIALES E INSTRUMENTOSMATERIALES

Fuente de voltaje

Cables de conexin

Protoboard

Caja de resistencias decdicas

Resistencias

INSTRUMENTOSPRECISIN

Voltmetro

Ampermetro

MTODO EXPERIMENTALFuente de voltaje

Ilustracin 2: esquema del circuito utilizadoEl circuito a la izquierda de los terminales en la ilustracin 2 representa la fuente de voltaje y su resistencia interna R. antes de medir cualquier voltaje o corriente, debe realizar una estimacin de los valores a medir. Se estima los valores que debemos obtener para cada una de las resistencias a utilizar.Usando los valores de las resistencias dadas en la tabla 1. Se medir los valores del voltaje y se anotar en sus respectivos casilleros.Fuente de corriente El circuito a la izquierda de los terminales AB en la ilustracin 3 acta como una fuente de corriente bajo ciertas condiciones. Estima y anotar la corriente de carga para cada uno de los valores de la resistencia de carga en la tabla 2.

Ilustracin 3: esquema del circuito utilizado y su equivalente en fuente de corriente.Medimos y ajustamos la fuente de voltaje asi como la caja de resistencia para llenar la tabla 2.DATOS EXPERIMENTALES, RESULTADOS Y DISCUSIN Fuente de voltaje:

R ()VL MEDIDO (v) VL ESTIMADO (v)

010.0010.00

1010.009.99

629.959.93

1009.899.90

3309.679.63

4709.549.55

6809.369.36

TABLA 01: Datos experimentales y estimados segn la teora, para la fuente de voltaje.

Determinando una diferencia entre el valor estimado por el fundamento terico y el valor medido, para hallar el error:ERROR (%)

0.00

0.10

0.20

0.10

0.42

0.10

0.00

TABLA 02: Error porcentual entre el valor estimado por la teora y el valor medido de VL.

Al revisar los errores proporcionados entre los valores estimados y medidos para cada VL, concluimos que al ser la resistencia interna R mucho menor que la resistencia de carga RL, el valor de los voltajes obtenidos en la resistencia de carga no tendr una notable variacin con respecto al voltaje proporcionado por la fuente. Fuente de corriente:

R ()IL MEDIDO (mA)IL ESTIMADO (mA)

010.110.00

1010.009.90

479.609.55

1009.209.09

3307.607.52

4706.806.80

TABLA 03: Datos experimentales y estimados segn la teora, para una fuente de corriente.

Relacionando el valor estimado y el valor medido de las corrientes, tendremos que:

ERROR (%)

1.00

1.01

0.52

1.21

1.06

0.00

TABLA 04: Error porcentual entre el valor estimado por la teora y el valor medido de IL.

Del mismo modo, pero de manera inversa que para la fuente de voltaje, al revisar los errores proporcionados entre los valores estimados y medidos para cada IL de la fuente de corriente, concluimos que al ser la resistencia interna R mayor que la resistencia de carga RL, el valor de las intensidades de corriente para esta; no poseen una variacin tan abrupta, pero tampoco ideal, por lo que cuan ms mayor sea R respecto a RL la corriente no variar y as obtendremos una fuente de corriente firme.Si buscamos, seguidamente armar una fuente de voltaje firme y otra de corriente firme, y agencindonos del marco terico y las conclusiones antes obtenidas para la fuente de voltaje y la fuente de corriente, obtenemos:TIPO DE FUENTE RESISTENCIA INTERNA R ()CANTIDAD MEDIDA

DE VOLTAJE193.87510 v

DE CORRIENTE10 K100 mA

TABLA 05: Valor de la resistencia interna de las fuentes ideales para determinados valores de la resistencia de carga.

Resistencia interna de una fuente de voltaje:

CONCLUSIN: Cuando la resistencia de carga es mayor a la resistencia interna de una fuente de voltaje, casi todo el voltaje de la fuente aparece sobre la resistencia de carga. En una fuente de corriente, si la resistencia de carga es mucho menor a la resistencia interna, la corriente de la fuente atraviesa casi en su totalidad, por no decirlo as, a la resistencia de carga.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS:

CUESTIONARIO1. Los datos de la tabla 01, prueban que el voltaje en la carga es:Rpta: (d) Aproximadamente constante.

2. Cuando la resistencia interna R se incrementa en el Diagrama 01 el voltaje en la carga se:Rpta: (b) Decrementa ligeramente.3. En el Diagrama 01 la fuente de voltaje es firme cuando R es menor que:Rpta: (b) 100 .

4. El circuito a la izquierda de los terminales AB en el Diagrama 02 acta aproximadamente como una fuente de corriente porque los valores de corriente en la tabla 2:Rpta:

5. En el Diagrama 02 el circuito acta como una fuente de corriente firme mientras la resistencia de carga es:Rpta: Mucho mayor que 1 k .

6. Explique brevemente la diferencia entre una fuente de voltaje firme y una fuente de corriente firme.