Generadores

Generador en carga

Definición

Por oposición al funcionamiento al vacío, se dice que un generador funciona en carga si un circuito conductor[1] , externo al generador, conecta los dos bornes. Una corriente permanente aparece entonces en el circuito.

Fundamental

Al interior de un generador, toda carga eléctrica está sometida a tres fuerzas:

  • una fuerza electroestática

  • una fuerza "motriz"

  • una fuerza de fricción

(la figura representa el caso de una carga positiva)

En régimen permanente, la intensidad[2] es constante, entonces la velocidad de atracción de las cargas es constante: la aceleración es por lo tanto nula, lo que significa que la suma de las fuerzas es igualmente nula:

El trabajo [3]de las fuerzas de fricción es un trabajo résistente de B hacia A. De A hacia B, se debe entonces contar positivamente. En general (pero hay excepciones) es proporcional a la intensidad de la corriente. En este caso, como para los conductores ohmicos, el coeficiente de proporcionalidad, mediante una igualdad de carga, se denomina resistencia[4] y se anota r: es la resistencia interna del generador:

Propiedad

Un generador será entonces caracterizado por dos magnitudes: su f.e.m. E y su resistencia interna r.

Hagamos el balance de los trabajos efectuados por las tres fuerzas de A hacia B:

es decir, para una carga:

Dividiendo por q:

La diferencia de potencial[5] en los bornes de un generador en carga es igual a su f.e.m. menos la caída de potencial debido a su resistencia interna:

Consecuencia

Cuando un generador descarga en un circuito, la diferencia de potencial entre sus bornes cae y se vuelve inferioir a su .fe.m.. Esto es muy importante en la práctica. Por ejemplo, hay que colocar una pila de f.e.m de 4,5 V en una lámpara de bolsillo cuya bombilla funciona con 3,5 V.

  1. Conductor

    Medio en el cual las cargas eléctricas se pueden desplazar fácilmente cuando se aplica un campo eléctrico.

    Ejemplos:

    • desplazamiento de los electrones en los metales

    • desplazamiento de los iones en los electrólitos

  2. Intensidad

    Magnitud que caracteriza una corriente eléctrica, es decir un desplazamiento de un conjunto de cargas móviles. Unidad: la intensidad se expresa en Amperio ( )

    Relación con las otras unidades del Sistema Internacional: la intesidad está relacionada a la carga que atravieza una sección de un conduction mediante la relación:

  3. Trabajo

    Magnitud que caracteriza el efecto del desplazamiento de un punto de aplicación de una fuerza.

    Unidad: el trabajo se expresa en Joule (J)

    Trabajo elemental: Si una fuerza desplaza su punto de aplicación de , el trabajo elemental producido está dado por el producto escalar .

    Si , el trabajo se denomina motor.

    Si , el trabjao se denomina resistente.

  4. Resistencia

    Magnitud física que caracteriza la dificultad al desplazamiento de las cargas móviles en un conductor

    Unidad: la resistencia se expresa en Ohm ( )

    Relación con las otras unidades del Sistema Internacional: La tensión en los bornes de un dipolo de resistencia 1 atraverzada por una corriente de 1 A es igual a 1 V.

    (V) ( )(A)

    Esta relación se denomina la "ley de Ohm".

  5. Diferencia de potencial

    La diferencia de potencial entre dos puntos A y B de un conductor es igual al trabajo proporcionado por la fuerzas electroestáticas para desplazar una carga eléctrica de unidad de valor de A a B:

    Unidad: el Voltio (V)

    El campo eléctrico está siempre dirigido hacia los potenciales decrecientes (ver el ejemplo del condensador de la figura). Se puede entonces concluir que el desplazamiento de las cargas se hace:

    • hacia los potenciales decrecientes si las cargas son positivas,

    • hacia los potenciales crecientes si las cargas son negativas.

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