Fundamentos de Electricidad y Magnetismo: Baterías, Generadores y Medidores
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Batería de Plomo-Ácido
Una batería de ácido-plomo transforma energía química en eléctrica. Consta de dos electrodos sumergidos en una disolución de óxido de plomo (PbO2) en ácido sulfúrico. Al disolverse el PbO2 se forman los iones PbO2 -> Pb4+ + 2O2-. Los iones O2- se mueven hacia el cátodo cargado positivamente, donde sueltan su carga de 2 electrones, pasando a O0 y después se unen 2 átomos de O formando una molécula de Oxígeno O2. Los iones Pb4+ se mueven hacia el ánodo, donde reciben 4 electrones, pasando a ser Pb0 que se deposita en el fondo. Esto hace que se desarrolle una diferencia de potencial (ddp) entre el cátodo y el ánodo.
Fuerza Electromotriz (FEM)
La fem de un generador de corriente es la máxima ddp que se puede producir entre los bornes del generador (decimos máxima porque dependiendo de la resistencia interna r, el voltaje que sale del generador es ε-Ir). Alternativamente, fem es el trabajo realizado por la batería sobre la unidad de carga que la atraviesa, de forma que eleva la energía potencial de los electrones: ε=W/Δq.
Dinamo
Generador eléctrico que transforma el flujo magnético en energía eléctrica. Al girar la espira, hace girar los colectores que están en cada uno de los extremos y a través de las escobillas es donde obtenemos la corriente. Los colectores están cortados en el medio por lo que siempre va en el mismo sentido (corriente continua).
Galvanómetro (G)
Es un aparato que contienen los aparatos de medida analógicos como el amperímetro, óhmetro, voltímetro... Mide la cantidad de corriente que circula por el circuito. Es muy sensible (detecta I pequeña (<50 microAmperios)). En el campo B externo de un electroimán se coloca una bobina rectangular con N vueltas por la que circula una corriente I. Esta bobina está suspendida dentro del B asociado a un imán permanente, según su eje vertical, de forma que el ángulo de giro es proporcional a la corriente que la atraviesa. Hay varias escalas para medir valores distintos (mA, A...).
Amperímetro
Dispositivo que sirve para medir intensidades de corriente. Se coloca en serie. En el interior hay una resistencia muy pequeña (llamada shunt) que está en paralelo con la resistencia del galvanómetro. Los amperímetros tienen una resistencia muy pequeña, por debajo de 1 ohm.
Voltímetro
Instrumento que sirve para medir la ddp entre dos puntos de un circuito eléctrico. Colocamos el voltímetro en paralelo con la resistencia (R) a medir. En el interior del voltímetro hay un galvanómetro con una resistencia muy grande para que la intensidad (muy pequeña) pase por el galvanómetro y averigüe la tensión.
Ohmetro
Mide la resistencia eléctrica. Se compone de una pequeña batería para aplicar una tensión a la resistencia (R) bajo medida para luego con un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de R.