GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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CIRCUITOS 5

 

TEOREMA DE THÉVENIN (Primera parte)

 

Introducción

 

El teorema de Thévenin establece que en un circuito con dos terminales se puede sustituir por otro sencillo que consta de un generador de fuerza electromotriz eTH y una resistencia en serie RTH. Su utilidad consiste en que cuando se hacen cálculos repetitivos se ahorra mucho tiempo  y la ventaja es tanto mayor cuanto más complicado es el sistema eléctrico.

En este experimento utilizamos en la primera parte un circuito relativamente sencillo, del que establecemos el equivalente de Thévenin  y con él realizamos cálculos repetitivos cuyos resultados contrastamos con los valores experimentales.

La segunda parte es un circuito algo más complicado y la forma de operar es igual que el caso anterior.

 

 Material

 

Resistencias de 100 W, (8)   ; 470 W, (1) , 1000 W,  (1)

Soldador eléctrico

Panel de corcho

Chinchetas

Cable  de hilo de cobre

Pilas de 4,5 V,  (3)

Polímetro comercial

 

Nota. Los valores de las resistencias pueden ser diferentes a los que indicamos. Con un solo polímetro se puede realizar el experimento, pero se ahorra tiempo si se dispone de dos.

Las pilas pueden sustituirse por una fuente de corriente continua. Las dimensiones del panel de corcho que utilizamos son 30 cm* 50 cm

 

 

Primera parte

 

El circuito sobre el que calculamos el equivalente de Thévenin es el que aparece dentro de un cuadro en la figura 1.

Cálculo de eTH

Observe en la figura 1 y quédese con la parte del circuito que está dentro del rectángulo de rayas discontinuas (elimine mentalmente el amperímetro y RL) , así, por las resistencias R4 y R5,  no pasa corriente. Para el resto del circuito tenemos una fuerza electromotriz e y las resistencias en serie R1 , R2 y R3.

La intensidad que recorre la malla   es:      

La caída de tensión a través de R2 es: 

Cálculo de RTH

En la circuito ubicado dentro del rectángulo  de la figura 1 se eliminan las pilas, esto es, se deja fuera la fuerza electromotriz e y se sustituye por un cable  sin resistencia que une R1 y R3. Así,  las resistencias R1 y R3 están en serie  y el conjunto en paralelo con R2.

La resistencia equivalente es

 :

 

Ahora RE está en serie con R4 y R5

                                                  (2)

 

 

Modo de operar

SOLUCIONARIO

Fig.1

Monte el circuito de la figura 1 con resistencias iguales a 100 W  nominales. El circuito real corresponde a la fotografía 1. Con el polímetro mida las resistencias  reales.

 

R1=               W  ; R2=               W  ; R3=               W  ; R4=               W  ; R5=               W  

 

Mida la fuerza electromotriz del conjunto de las pilas:          e =                   V

 

Sustituya valores en las ecuaciones (1) y (2).

 

 

 

Fotografía 1.

Circuito real que corresponde al de la figura 1. Durante el experimento se cambiará la resistencia RL y se medirá la corriente que pasa por ella mediante la lectura directa en el amperímetro ( Iexp). Mediante el teorema de Thévenin se calcula  la intensidad que denominamos  de Thévenin y designamos con ITH. Se compara ITH con la intensidad experimental. En la fotografía este aparato marca cero porque el circuito está abierto por la chincheta C

Vaya colocando distintas resistencias  RL combinando las nominales que tiene de 100  W , 470 W y 1000 W. Para cada valor de RL debe medir la resistencia real con el polímetro, la intensidad experimental y calcule la intensidad teórica que resulte de aplicar  el circuito equivalente de Thévenin .  Reúna todos los datos en la tabla 1.

 

Tabla 1

Resistencia nominal 

en ohmios

Resistencia real , RL,

en ohmios

Intensidad teórica

ITH / mA

Intensidad experimental

Iexp / mA

100

 

 

 

200

 

 

 

300

 

 

 

470

 

 

 

570

 

 

 

670

 

 

 

1000

 

 

 

1100

 

 

 

Dibuje en una misma gráfica la resistencia real RL frente a las intensidades.