ALMACÉN

Composición de fuerzas con ventosas

Fuerzas paralelas

Ley de enfriamiento de un líquido

Imágenes en espejos planos que se cortan

Ley de Snell con alfileres

Prisma de agua

Análisis de hilos conductores.Ley de Ohm

Máximo de una función (Potencia de un generador)

Ondas estacionarias transversales propagándose por una cuerda

Investigando con el péndulo bifilar

Investigando la relación entre el volumen evacuado por una bureta y el tiempo empleado

Péndulo Compás

Medida de la longitud de onda de la luz emitida por un puntero láser

Magnitudes directamente proporcionales

Construcción de un cronovibrador casero

Aplicación del cronovibrador: medida de la aceleración de la gravedad mediante la caída libre

Magnitudes inversamente proporcionales

Experimentos con una rueda de construcción casera

Calibrado de un espectroscopio y medida de longitudes de onda

Relación aproximada carga-masa del electrón

Movimiento parabólico

Lentes convergentes

Manómetro

Aproximación a la fuerza ejercida por la presión atmosférica

Ley de Boyle-Mariotte

Principio de Arquímides 1

Densidad de líquidos

Empuje y densidad

Acción y reacción.Medida cuantitativa aplicando el Principio de Arquímides

Condensadores. Parte I

Condensadores.Parte II

Condensadores.Parte III

Condensadores.Parte IV

Condensadores.Parte V

Condensadores.Parte VI

Verificación de la fórmula F=ma

Condensadores.Parte VII

Rendimiento de un calorímetro 1

Rendimiento de un calorímetro 2

Medida aproximada del índice de refracción del agua

Medida del calor específico de una tuerca

Ley de Boyle con tubo de Mariotte(Práctica individual)

Ley de Boyle con tubo de Mariotte(Práctica colectiva)

Ley de Snell

Ángulo límite

Imágenes virtuales en lentes divergentes

Límite de rotura de un hilo

Varilla pivotada

Lente de agua

Péndulo sector

Circuitos 1

Circuitos 2

Circuitos 3

Circuitos 4

Circuitos 5

Circuitos 6

Circuitos 7

Circuitos 8

Voltaje máximo en corriente alterna

Focal de una lente convergente

Lente gruesa

Circuitos 9

Imanes 1

Imanes 2

Impedancia

Péndulo compuesto

Lentes convergentes combinadas

Combinación de lentes

Circuito sorprendente de corriente alterna

Descarga entre condensadores I

Descarga entre condensadores II

Varilla girando en el aire

Impedancias 2

Circuito de corriente alterna con motor

Focal de una lente divergente

Cicloide acelerada

Un experimento con integración numérica

Óptica casera I

Óptica casera II

Resistencia interna de voltímetros

Carga y descarga de un condensador mediante una gran resistencia

Carga y descarga simultánea de uncondensador

Puente de Wheatstone

Óptica casera III

Circuito con cuatro resistencias

Óptica casera IV

Electricidad casera I

Condensadores en corriente alterna I

Condensadores en corriente alterna II

Condensador en paralelo

Óptica casera V

Puente de alterna I

Puente de alterna II

Óptica casera VI

Condensador no electrolítico 1

Condensador no electrolítico 2

Circuito eléctrico simétrico 1

Circuito eléctrico simétrico 2

GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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Potencia máxima en derivación

 

 

Introducción

 

La Física tiene dos ramas, que no son independientes y que podamos considerar como complementarias, son la teórica y la experimental. La experimental comprueba las deducciones que se obtienen   en   las teorías y puede ser el juez para dictaminar la bondad de una teoría. A su vez las teorías promueven experimentos que nadie haría si no existiese una   base   teórica.

En este experimento el alumno tiene que utilizar la teoría con su arma fundamental que son las matemáticas y luego cotejar lo que se ha deducido con el experimento. Las deducciones teóricas cuando aparecen en graficas son de por sí bellas, pero cuando se hace el experimento está belleza magistral se pierde debido a los errores de los instrumentos y a la habilidad del operador. No obstante, el científico debe saber   discernir la influencia de los posibles errores que justifican una desviación entre el resultado experimental y el propuesto por la teoría.

En este experimento el alumno utiliza las matemáticas, llega con ellas a unas  ecuaciones,  obtiene unas bellas gráficas teóricas, luego mide  y esas medidas se traducen en  gráficas (menos perfectas que las teóricas)  y finalmente deduce el grado de  concordancia entre la teoría y el experimento.

 

Cálculos teóricos

 

En la figura 1 está el circuito eléctrico con el que ahora debe trabajar teóricamente y en las fotografías 1 y 2 el experimental con el que debe obtener medidas.

 

 

Son constantes: la fuerza electromotriz e de la batería, las resistencias r y R1 y variable la resistencia R2.

El problema teórico es   a) deducir   la intensidad de la corriente I2   y  b) deducir la potencia consumida por R2.

 

I1 es la intensidad de la corriente que circula por la malla izquierda e I2 la que lo hace por la malla derecha.

Aplicamos Kirchhoff a las dos mallas

 

 

 

Sustituimos   la  primera ecuación en la segunda

 

           

 

La potencia consumida en la resistencia R2 es:

 

 

 

 

Las gráficas de (1) y (2) son curvas. Sobre la gráfica de la potencia podemos de forma teórica deducir si tiene un máximo o un mínimo, para ello derivamos la función P=f(R2) e igualamos a cero

 

 

 

 

 

 

 

La ecuación (3) nos permite predecir que la curva de la potencia frente R2 tiene un máximo o un mínimo.

                       

 

 

Material

 

Dos pilas de petaca

Resistencia   r  nominal 270 W

Resistencia R1 nomin al 1000 W

Multímetro

Juego de resistencias

Pinzas de cocodrilo y

Cables de conexión

 

Montaje

 

Utilice el multímetro como óhmetro y mida las resistencias r y R1

                                                                                                                                                                                                           

                                      r =                           R1=    

                                                                                                                                                  

Utilice el multímetro como voltímetro en continua y mida la fuerza electromotriz de las pilas asociadas en paralelo

 

                                                     e=

Monte un circuito semejante al de la figura. Las   fotografías  1 y 2 son el circuito real de la figura 1     

 

 

 

Fotografía 1.- El circuito está abierto y por eso el amperímetro marca cero. Las dos pilas de petaca se han montado en paralelo con la finalidad de que la fuerza electromotriz   varíe  muy  poco durante el experimento. El circuito debe estar   cerrado solamente para la toma de medidas.

                                           

       

 

 

Fotografía 2.- El circuito está cerrado y por eso el amperímetro marca una cierta intensidad expresada en miliamperios. El circuito solamente se cierra en la toma de medidas y una vez hecha la medida se vuelve a la posición de abierto.

 

 

Medidas

 

1) Mida   con  el  multímetro una resistencia anote su valor en la tabla I,  luego colóquela en el circuito en la posición R2 y el multímetro en la posición A. Cierre el circuito y anote la intensidad indicada por el multímetro. Inmediatamente abra al circuito.

 

2) La operación anterior ha de hacerla con las otras resistencias. Habrá de hacer combinaciones de resistencias en serie y en paralelo   para abarcar   tanto el máximo o el mínimo de la curva como antes y después de él.

 

 

 

 

Tabla de resultados experimentales

 

 

Tabla I

 

 

R2/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I2/mA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Potencia

P=I2·R2

I2 en amperios  P en vatios

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)  A partir de las ecuaciones (1) y (2) y utilizando los valores experimentales de e , r y R1 calcule la intensidad I2 teórica y la potencia P teórica . Recoja los datos en la tabla II

 

 

Tabla de resultados teóricos

 

Tabla II

 

 

R2/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I2/A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Potencia

P=I2·R2

P en vatios

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) Represente en una gráfica los valores de la intensidad (eje de ordenadas) frente a los valores de R2 en el eje de abscisas. En la misma gráfica ponga los valores de las dos tablas.

 

5) Represente en una gráfica la potencia (eje de ordenadas) frente a R2 en el eje de abscisas. .En la  misma gráfica deben ir los valores de las dos tablas.

 

6) Determine aproximadamente el error mayor entre los valores teóricos y experimentales en  las  dos gráficas.

 

7) Calcule el valor de la resistencia R2 para el que la potencia es máxima. Utilice la ecuación (3). Compruebe si la gráfica experimental de la potencia da un valor próximo al teórico

 

 

 

 

 

SOLUCIONARIO

 

Figura.1