Experimento: teoremas de Thévenin y Norton

Autor: S. Gil y E. Rodríguez.
Fuente: Física re-creativa.

Para cursos “un poquito” avanzados. El objetivo de este experimento es el estudio de características básicas de fuentes de tensión y generadores de funciones.
Los teoremas de Thévenin y Norton son resultados muy útiles de la teoría de circuitos. El primer teorema establece que una fuente de tensión real puede ser modelada por una fuente de tensión ideal (sin resistencia interna) y una impedancia o resistencia en serie con ella. Similarmente, el teorema de Norton establece que cualquier fuente puede ser modelada por medio de una fuente de corriente y una impedancia en paralelo con ella.
El objetivo de este experimento es estudiar la validez de estos teoremas para las fuentes que se tengan disponible en el laboratorio. Asimismo se desea determinar los parámetros del modelo, a saber: tensión de la fuente y su impedancia interna. Las fuentes pueden ser fuentes continuas o alternas, generadores de funciones o baterías comunes.
Usando el circuito descripto esquemáticamente en la figura, que consiste en una fuente de tensión e, una resistencia variable, R, conectada a la salida de la fuente, un voltímetro y un amperímetro. Antes de conectar, asegurarse que la resistencia a conectar puede disipar la potencia eléctrica que se generará al aplicar la tensión. Para ello hay que estimar la corriente máxima que pasará por la misma (estimar para el valor mínimo de la resistencia) y la potencia máxima asociada.
Verificar las especificaciones de las resistencias involucradas para asegurarse que éstas puedan disipar esta potencia. Asimismo asegurarse que la fuente pueda proporcionar la potencia máxima que se prevé tomar de la misma.
Usando el circuito descripto en la figura, graficar el valor de la tensión V medida con el voltímetro en función de la corriente i medida con el amperímetro.
Discutir la validez de la expresión algebraica para describir las mediciones. De ser esta expresión una descripción adecuada de las mediciones, determinar a partir de las mediciones los valores de ri y e para la fuente de tensión usada.
¿Cuál será el valor de R para que la potencia disipada por la misma sea máxima para una dada fuente de tensión?
En esta última condición, ¿cuál será la caída de tensión en R y cuánto vale la corriente por la misma?
Si la potencia que la fuente puede proveer y la resistencia externa que se dispone puede soportar estas condiciones, realizar las mediciones de la corriente y la caída de potencial en la resistencia externa R, y comparar los resultados con los predichos por la teoría.

Contiene cálculos y fórmulas demostrativas.

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