pracffi1 - Departamento de Física Aplicada I

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS DE UNA PILA. (Práctica Nº 1)
Objetivos: Determinar la fuerza electromotriz (f.e.m.) y resistencia interna de una pila.
En una pila, la diferencia de potencial (d.d.p.) entre sus extremos viene dada por:
V=e-I·r
Siendo e, la f.e.m. de la pila; r, su resistencia interna e I, la intensidad que circula al cerrar el circuito. En
el caso ideal r = 0 con lo cual la d.d.p. entre los bornes de la pila no depende para nada de la intensidad
que por ella circula (I·r = 0). Al no depender V de I, tampoco dependerá de los elementos que componen
el resto del circuito. En el caso real no es así sino siempre existirá una resistencia interna, y cuanto menor
sea, menor influencia existirá de I sobre V.
Principio de la medida:
La determinación de los parámetros característicos de una pila (r, e) se realizará mediante
comparación de esta pila con otra de referencia cuyos parámetros conocemos. La composición se realiza a
través de un circuito preparado al efecto (ver figura)
Método:
Sea el circuito de la figura (sin conectar R), donde Vref. es la f.e.m. de la pila que utilizamos de
referencia, y que consideramos ideal (r = 0); e, es la f.e.m. de una pila cuyas características queremos
determinar y Rl es la resistencia del reostato entre los puntos A y B (Rl = RL l/L). L: longitud total de la
bobina del reostato. l: longitud de la sección de bobina entre A y cursor(B).
1.- Determinación de e.
Sin conectar R, se ajusta el reostato a la longitud l = l 1 de forma que la intensidad que circula
por el amperímetro sea cero (I’ = 0); en este caso
VAB = I·Rl1, I = Vref./RL  VAB = Vref · l1/L
como I' = 0 y VAC = VAB = e - I' . r
resulta determinando la f.e.m. de la pila:
e = Vref · l1/L
(1)
2.- Determinación de r.
Se conecta una resistencia R entre los extremos de la pila a determinar y se establece la nueva
posición de equilibrio (l = l2) en que I’ = 0; en este caso:
VAB = Vref · Rl2/RL = Vref · l2/L
y
VAC = I’’· R = R · e/(R+r)
pero VAC = VAB para I’ = 0, por tanto:
Vref · l2/L = R · e/(R+r)
sustituyendo el valor para e determinado por (1), resulta l 2 = l1 R/(R+r) de donde
1/R = l1/r · 1/l2 - 1/r
(2)
siendo R, l2 los parámetros medidos y r el valor a determinar (l 1 se ha de determinar antes como se ha
descrito en el punto 1).
Material: Fuente de alimentación c.c. (Pila de referencia); Rectificador de tensión comercial (Pila a
determinar sus parámetros); Reostato; Caja de resistencias; Miliamperímetro.
Procedimiento:
1.- Determinar la f.e.m.
Instalar el circuito de la figura sin conectar la caja de resistencia R. Aplicar al circuito con la
fuente de alimentación Vref un valor de aprox. 20 V. Equilibrar el circuito con el reostato para que la
intensidad medida por el miliamperímetro sea cero. Medir l 1 de equilibrio y determinar el valor de e
correspondiente según la ecuación (1). Repetir las medidas variando V ref hasta 40 V. (por lo menos 6
medidas)
L=
Vref(v)
l1 (cm)
e (V)
Determinar finalmente la f.e.m. por calculo del valor medio y su error correspondiente por
calculo de la desviación típica de la media.
2.- Determinar r.
Colocar la fuente de alimentación Vref en un valor fijo (p.e. en 25V). Medir l1 como en el
apartado anterior. Conectar las caja de resistencias con R = 20. Equilibrar el circuito con el reostato
para que la intensidad medida por el miliamperímetro sea cero. Medir l 2 haciendo cero la corriente I’’.
Repetir medidas variando R (10 valores) desde 20  hasta 1  (nunca conectar a 0 ): (l1=
)
-1
-1
l
(cm)
1/l
(cm
)
R ()
1/R ( )
2
2
Se obtiene el valor de r a partir de la pendiente l1/r de la representación gráfica de la ecuación
(2), representando en ordenada 1/R y en absisa 1/l2. La pendiente se determina ajustando una recta por el
método de mínimos cuadrados.
Resultados: Valores de e y r y sus errores correspondientes
Bibliografía: El tema de circuitos de corriente continua en libros de Física General como Tipler, SearsZemanski, Serway, Gettys, etc.