POTENCIA Y TEOREMA DE LA MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

EXPERIENCIA Nº 08: ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL TEOREMA DE LA MAXIMA POTENCIA DE TRANSFERENCIA.

I.- OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental el teorema antes enunciado a partir de los datos tomados en el laboratorio.

II.- FUNDAMENTO TEORICO:

[pic 6][pic 7][pic 8]

POTENCIA Y TEOREMA DE LA MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

Muchas aplicaciones de circuitos requieren que la máxima potencia disponible de una fuente se transfiere a un resistor de carga Rc, y en el mundo de  la industria electrónica y de comunicaciones, el problema es alcanzar la máxima intensidad de la señal en la carga, entre otros; que en la siguiente informe se da a conocer el principio de la máxima transferencia de potencia en resumidas palabras cuando la resistencia de la carga tiende a una equivalencia a la resistencia interna de la fuente.

1. ANTECEDENTES TEORICOS

POTENCIA.- La potencia disipada por un dispositivo en la transformación de la energía eléctrica en la energía calorífica

        P=IxE

        Por la ley de ohm        E=IxR

                                Luego: P=I2Xr

                                También: P=E2/R

En general  cuanto mayor sea el tamaño del dispositivo, mayor será la potencia nominal.

MAXIMA TRANASFERENCIA DE POTENCIA.- Toda fuente de potencia eléctrica tiene una resistencia interna, que puede ser grande o pequeña dependiendo de la fuente. Sea  cual fuera el caso, esta resistencia limita la cantidad de potencia que puede suministrar la fuente.

[pic 9]

Vs: voltaje entre los terminales de la fuente.

Rs: resistencia interna de la fuente.

La resistencia interna provoca una caída de tensión e impone un límite superior a la corriente que puede entregar el generador y por consiguiente limita también la potencia que puede suministrar.

Considere ahora que la fuente de voltaje practica, esta conectada a una resistencia de carga RL como se muestra en la figura.

[pic 10]

La corriente en el circuito esta dado por:

I=VS/ (RS+RL)

La potencia en resistencia de carga RL esta dado por: P=I2xRL

Para conseguir la condición de máximo, hay que derivar la potencia con respecto a la resistencia de carga RL e igualar a cero:

∂P/∂RL=VS2{(RS+RL)2-2RL(RS+RL)}/(RS+RL)2

(RS+RL)2=2RL(RS+RL)

RL=RS

        Por tanto, una fuente de voltaje entrega la máxima potencia a una resistencia de carga, RL cunado el valor de esta resistencia es igual a la resistencia interna RS de la fuente.

Luego el valor de la potencia máxima transmitida es:

Pmax=VS2/ (4xRL)

Dado que la  resistencia de una fuente de voltaje es muy pequeña, ya para evitar extraer una corriente excesiva de la fuente, lo que podría hacer que se quemara, se pondrá en serie con la fuente una resistencia externa simulando ser la resistencia de la fuente.

[pic 11]

Tenemos que  recordar que una fuente de voltaje entrega la máxima potencia a una resistencia de carga RL, cuando el valor de esta resistencia es igual a la resistencia equivalente, Req de resto del circuito, ver figura. Esto es, tenemos máxima transferencia de potencia a la carga (Pmax) cuando RL=Req.

III.- ELEMENTOS Y EQUIPOS A UTILIZAR:

• 1 MULTIMETROS YOKOGAWNA.

• 1 VOLTÍMETRO GOSSEN: 0-60 VOLTIOS.

• 1 RESISTENCIAS.

• 1 RESISTENCIA DE CARGA “RL”.

• 1 POTENCIÓMETRO 0-42 OHMIOS, 1.5 AMPERIOS.

• 1 AMPERÍMETRO GOSSEN C.C. 0-10 AMPERIOS.

• 1 CONDUCTORES DE CONEXIÓN.

IV.-CIRCUITO O DIAGRAMA ELÉCTRICO A UTILIZAR:

[pic 12]

Figura 1

V.- PROCEDIMIENTO:

1. Armar el circuito de la figura 1, adjunta.

1. Regular el potenciómetro hasta obtener una tensión de salida, en la cual el voltímetro V1 indique 10v.

1. Luego variar la resistencia “RL” desde su valor máximo, tomando las lecturas de “VL” y “A”, para un juego de por lo menos 8 lecturas.

1. Medir los valores de las resistencias utilizadas.

VI.- DATOS EXPERIMENTALES:

[pic 13]

[pic 14]

Para           V1= 16 v          y          R1 = 40 Ω

...