Comportamiento de una Pila Eléctrica

Comportamiento de una Pila Eléctrica

Indagación

¿Cómo es la estructura interna de una pila eléctrica?

Objetivo

Estudiar el comportamiento de una pila cuando ella entrega voltaje a un circuito externo a través del cálculo de parámetros físicos de relevancia para su funcionamiento.

Equipamiento

- Circuito Resistencia Interna de una Pila - Un multímetro - 2 Sensores de Voltaje - Pinzas retractil

Teoría

El voltaje $LaTeX: V$ a través de una resistencia $LaTeX: R$, se relaciona con la corriente $LaTeX: I$ que circula por la resistencia de acuerdo con la Ley de Ohm:

$LaTeX: V = I \cdot R$ (1)

Una pila se puede representar por una fuente de fuerza electromotriz o fem $LaTeX: (\epsilon)$, conectada en serie con una resistencia $LaTeX: (R_i)$, que corresponde a la resistencia interna de la pila. Así, si la pila entrega una caída de tensión $LaTeX: V$ que produce una corriente $LaTeX: I$, estos parámetros se relacionan mediante la ecuación:

$LaTeX: V = \epsilon - I\cdot R_i$ (2)

Montaje Experimental

Se debe configurar el circuito descrito en la figura 1 conectando el equipamiento como lo muestra la figura 2. En el esquema de la figura 1, "A" es un amperímetro (multímetro) de corriente continua (CC) con un alcance máximo de $LaTeX: 1 A$, $LaTeX: V$ es un voltímetro (sensor de voltaje electrónico) y $LaTeX: R_v$ es un reóstato variable que está conectado en serie entre la pila y el amperímetro (resistencias en serie).

Figura 1: Esquema del circuito.

Figura 2: Montaje del experimento.

Configuración Software Data Studio

1. Ponga en ejecución el programa Data Studio.
2. Para calibrar el canal A, del menú de iconos seleccione Voltaje Sensor (Sensor de Voltaje).
3. Presione la tecla Options (opciones) y seleccione:

   - la opción de Keyboard(Teclado)

   - Ingrese Corriente en el cuadro de name (nombre)

   - Ingrese $LaTeX: mA$ en cuadro de Units(unidades)

Procedimiento Experimental

El procedimiento básico consiste en anotar directamente los valores de la corriente que entrega el multímetro en el programa Data Studio y al mismo tiempo, registrar en el computador los valores de voltaje que mide el sensor conectado a la interfaz. Con estos datos se generará un gráfico de voltage v/s corriente para una pila chica y otra grande.

1. Conecte el sensor de voltaje en los conectores respectivos (rojo-negro). En el multímetro utilice la escala de 400 mA y corriente continua.
2. En la fila correspondiente a la pila chica, posicione la pinza sobre la punta PPD13, presione el interruptor y observe la corriente durante 10 segundos. Repita, pero con la punta PPD01. ¿Cuál es la diferencia?
3. Posicione la pinza sobre la punta PPD01, pero de la fila correspondiente a la pila grande. Mantenga presionado el interruptor de la pila chica y por teclado registre inmediatamente el valor de la corriente en la ventana que indica corriente. Luego presione conservar (keep). Repita hasta la punta PPD15 de la misma fila.
4. Para graficar los datos obtenidos arrastre el icono que indica el gráfico y llévelo hasta el canal A. Seleccione en el eje vertical el voltaje y en el horizontal la corriente.
5. Para medir con la pila grande, repetir el procedimiento 3 y 4, pero presionando el interruptor de la pila grande y posicionando la pinza en la fila correspondiente a la pila chica.

Análisis de Datos

Estas son preguntas referentes a los resultados de los experimentos. Les servirán de guía para redactar la sección de análisis y conclusiones del informe.

• ¿Qué representa físicamente la pendiente en el gráfico $LaTeX: V$ versus $LaTeX: I$ ?
• ¿Qué representa físicamente el corte con el eje de ordenada en el mismo gráfico?
• Del procedimiento 2: ¿por qué la corriente cambia al cambiar de punta? ¿por qué la corriente cambia en el tiempo? ¿qué le sucede a la pila?
• Del procedimiento 3: ¿cómo se comparan las resistencias internas de las pilas? ¿de qué depende el valor de la resistencia interna de una pila?