1r ciclo Potencia en un circuito de carga de una batería

[Masakre]

Bueno, lo que sigue es un ejemplo que aparece en el libro de Sears-Zemansky (Vol2 - Pág. 889).
Luego de haber leído la regla de los nudos y de las espiras (de Kirchhoff) he tratado de entender el ejemplo pero tengo algunas dudas.

Antes que todo, cuando se me presente un ejercicio, ¿soy yo quien debe determinar cuándo se trata de una fuente de energía, una batería recargable o una bombilla?
Por lo menos para calcular la corriente se ha usado la regla de los nudos, y la regla de las espiras para calcular la resistencia interna r y el valor de la fem.... pero en ningún momento se ha usado la información que se tiene acerca de los componentes del circuito. Es decir, que el elemento que aparece en la parte central del circuito sea una batería recargable descargada no hay influido en el desarrollo del ejercicio. Entonces sólo son distractores, ¿verdad?

Además en la imagen se indica que se ha hecho una suposición de la polaridad de la fem de la batería agotada. ¿Cómo se expresa esta supuesta polaridad en la imagen?
Por lo menos no se ha hablado de polaridad de fem anteriormente.

Más allá de eso sí he comprendido cómo se han calculado los valores que se piden. Pero tengo una duda para el ejemplo que sigue a este.
En el ejemplo siguiente se pide:
"[...] calcule la potencia entregada por la fuente de 12 V y por la batería que se recarga, y encuentre la potencia disipada en cada resistor"

En el capítulo de potencia nos dice que es la rapidez con que se envía energía a un elemento de circuito (sea una batería, resistor o capacitor), o la rapidez con la que sale de este... pero no se habla de "potencia entregada" ni de "potencia disipada". ¿Siempre que se trate de una fuente se hablará de potencia entregada y cuando se hable de resistores, de potencia disipada?
Porque incluso en el desarrollo se habla luego de una "salida de potencia" desde la fem de la fuente de energía. ¿No sería que lo que sale en realidad es corriente y la potencia sólo indica la rapidez de esto? ¿cómo es que la potencia sale?
Además en el desarrollo se indica que el voltaje terminal de la batería es $V_{ba} = 6V$. ¿Por qué no es $V_{ab}$?
Todo esto es muy extraño porque incluso hay una parte en que se indica:
"Para encontrar Vab, el potencial de a con respecto a b, se comienza en b y se suman los cambios de potencial a medida que se avanza hacia a."
Supuestamente Vab = Va - Vb, donde Va sería la diferencia de potencial en un punto inicial... y entonces para calcularlo debería ser (sumar los cambios de potencial) desde el punto a hacia hacia el b.

Gracias de antemano... espero me puedan orientar un poco.

[Al2000]

Re: Potencia en un circuito de carga de una batería

En primer lugar un consejo... al ritmo que estás gastando tu espacio asignado para gráficos muy pronto te vas a quedar corto. Te recomiendo que leas el hilo "Cómo reducir el peso de las imágenes para subirlas al foro". El uso que has dado a tu espacio de gráficos lo puedes ver Opciones (parte superior izquierda de la pantalla) --> Archivos adjuntos (menú lateral).

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Antes que todo, cuando se me presente un ejercicio, ¿soy yo quien debe determinar cuándo se trata de una fuente de energía, una batería recargable o una bombilla?
Por lo menos para calcular la corriente se ha usado la regla de los nudos, y la regla de las espiras para calcular la resistencia interna r y el valor de la fem.... pero en ningún momento se ha usado la información que se tiene acerca de los componentes del circuito. Es decir, que el elemento que aparece en la parte central del circuito sea una batería recargable descargada no hay influido en el desarrollo del ejercicio. Entonces sólo son distractores, ¿verdad?
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No se si te estoy malinterpretando, pero las corrientes que aparecen en el gráfico son datos del problema, no han sido calculadas. Loas incógnitas en este ejercicio son $I,\, r$ y $\mathcal E$. Respecto a cuales son los elementos del circuito, eso es parte de la formulación del ejercicio. En todo caso lo que debes saber es cómo se modela cada elemento; por ejemplo, una bombilla se modela como una resistencia ideal mientras que una batería (recargable o no) se modela muchas veces como una fem ideal en serie con una pequeña resistencia.

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Además en la imagen se indica que se ha hecho una suposición de la polaridad de la fem de la batería agotada. ¿Cómo se expresa esta supuesta polaridad en la imagen?
Por lo menos no se ha hablado de polaridad de fem anteriormente.
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En el dibujo que pones, la polaridad de la pila recargable está indicada con el símbolo de la fem (una raya fina larga y otra corta gruesa paralela) y redundantemente con el signo "+" señalando el terminal positivo. La polaridad de la batería de 12 V es un dato del problema, mientras que la polaridad de la batería recargable se te pide que la determines. Al resolver el circuito deberás asumir una polaridad y el resultado te dirá si la suposición fue correcta (resultado positivo) o errada (resultado negativo). En la situación indicada se conseguirá que la polaridad real de la batería recargable es la contraria a la supuesta (dibujada).

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Más allá de eso sí he comprendido cómo se han calculado los valores que se piden. Pero tengo una duda para el ejemplo que sigue a este.
En el ejemplo siguiente se pide:
"[...] calcule la potencia entregada por la fuente de 12 V y por la batería que se recarga, y encuentre la potencia disipada en cada resistor"

En el capítulo de potencia nos dice que es la rapidez con que se envía energía a un elemento de circuito (sea una batería, resistor o capacitor), o la rapidez con la que sale de este... pero no se habla de "potencia entregada" ni de "potencia disipada". ¿Siempre que se trate de una fuente se hablará de potencia entregada y cuando se hable de resistores, de potencia disipada?
Porque incluso en el desarrollo se habla luego de una "salida de potencia" desde la fem de la fuente de energía. ¿No sería que lo que sale en realidad es corriente y la potencia sólo indica la rapidez de esto? ¿cómo es que la potencia sale?
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En un circuito básicamente lo que existe es un intercambio de energía entre una o mas fuentes de energía y uno o mas componentes del circuito que "consumen" esta energía. La corriente es simplemente el intermediario que permite el intercambio, el equivalente en electricidad de una correa o un engranaje en el mundo mecánico. De esa forma se habla de que las fuentes entregan energía (al circuito) y los resistores y otros elementos la disipan.

El intercambio de energía en el circuito que pones de ejemplo es de la siguiente forma: la fuente de 12 V suministra cierta energía al circuito; una parte de esta energía se disipa como calor en su resistencia interna; otra parte se disipa como energía electromagnética (mas algo de calor) en la bombilla; una parte adicional se disipa como calor en la resistencia interna de la batería recargable y el resto de la energía es usado en invertir las reacciones químicas que hacen que la batería recargable funcione, efectivamente almacenando energía en la batería. En todo el proceso se cumple que energía suministrada (al circuito) = energía consumida (por el circuito).

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Además en el desarrollo se indica que el voltaje terminal de la batería es $V_{ba} = 6V$. ¿Por qué no es $V_{ab}$?
Todo esto es muy extraño porque incluso hay una parte en que se indica:
"Para encontrar Vab, el potencial de a con respecto a b, se comienza en b y se suman los cambios de potencial a medida que se avanza hacia a."
Supuestamente Vab = Va - Vb, donde Va sería la diferencia de potencial en un punto inicial... y entonces para calcularlo debería ser (sumar los cambios de potencial) desde el punto a hacia hacia el b.
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No gastes mucha energía en definiciones y convencionalismos. Atente a uno y convive con los demás. $V_{ab}$ o $V_{ba}$ representa la diferencia de potencial entre los puntos "a" y "b", según el orden (referencia) cómo los tomes. Para muchos autores, $V_{ab} = V_a - V_b$... yo siempre me he manejado con la definición $V_{ab} = V_b - V_a$. Nota que sólo existirá una diferencia de signo.

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Además en el desarrollo se indica que el voltaje terminal de la batería es $V_{ba} = 6V$. ¿Por qué no es $V_{ab}$?
Todo esto es muy extraño porque incluso hay una parte en que se indica:
"Para encontrar Vab, el potencial de a con respecto a b, se comienza en b y se suman los cambios de potencial a medida que se avanza hacia a."
Supuestamente Vab = Va - Vb, donde Va sería la diferencia de potencial en un punto inicial... y entonces para calcularlo debería ser (sumar los cambios de potencial) desde el punto a hacia hacia el b.
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Siguiendo lo que pone el autor que citas, $V_{ba} = V_b - V_a$. En la resistencia a la izquierda es claro que la diferencia de potencial vale (2 A)(3 $\Omega$) = 6 V... ¿con qué signo? depende de que punto tomes como referencia. Si recuerdas que la corriente en una resistencia se mueve desde el punto de mayor potencial hacia el extremo de menor potencial, concluirás que $V_b > V_a$ y por lo tanto $V_{ba} = V_b - V_a = +6\,\mathrm{V}$. Seguramente el autor establecerá una regla práctica para determinar el signo.

Saludos,

Al

[Masakre]

Re: Potencia en un circuito de carga de una batería

En primer lugar un consejo... al ritmo que estás gastando tu espacio asignado para gráficos muy pronto te vas a quedar corto. Te recomiendo que leas el hilo "Cómo reducir el peso de las imágenes para subirlas al foro". El uso que has dado a tu espacio de gráficos lo puedes ver Opciones (parte superior izquierda de la pantalla) --> Archivos adjuntos (menú lateral).

No sabía de esto, pero en todo caso, ¿y si subo las imágenes a un alojamiento gratuito, se permite publicarlas en los mensajes del foro?

No se si te estoy malinterpretando, pero las corrientes que aparecen en el gráfico son datos del problema, no han sido calculadas. Loas incógnitas en este ejercicio son $I,\, r$ y $\mathcal E$. Respecto a cuales son los elementos del circuito, eso es parte de la formulación del ejercicio. En todo caso lo que debes saber es cómo se modela cada elemento; por ejemplo, una bombilla se modela como una resistencia ideal mientras que una batería (recargable o no) se modela muchas veces como una fem ideal en serie con una pequeña resistencia.

En un ejemplo anterior se debe suponer la dirección de la corriente en un ramal (así se refieren a una parte del circuito) y además el sentido de las espiras que se usan. Cuando la corriente resulta negativa el sentido verdadero es el contrario (sólo la magnitud estaría bien).
¿Una bombilla como una resistencia ideal? ¿en el grafico no es el resistor de 3 ohms?
Yo me refería a si los elementos del circuito, según su tipo, indicaban de alguna forma el sentido que debía tener la corriente.
En el libro se menciona que el sentido de la corriente debe suponerse (ahora veo que hay veces en que dan esto como dato), y luego se verá si esa suposición fue correcta al usar la regla de las espiras (me parece que el sentido de las espiras que se tomen puede ser cualquiera, ¿verdad?).

En el dibujo que pones, la polaridad de la pila recargable está indicada con el símbolo de la fem (una raya fina larga y otra corta gruesa paralela) y redundantemente con el signo "+" señalando el terminal positivo. La polaridad de la batería de 12 V es un dato del problema, mientras que la polaridad de la batería recargable se te pide que la determines. Al resolver el circuito deberás asumir una polaridad y el resultado te dirá si la suposición fue correcta (resultado positivo) o errada (resultado negativo). En la situación indicada se conseguirá que la polaridad real de la batería recargable es la contraria a la supuesta (dibujada).

Pensaba que siempre iban a darme los signos de las baterías, pero ya veo que no es así, y que la polaridad puede verificarse al igual que se verifica el sentido de una corriente (la polaridad de la fem de una batería, o el sentido de una corriente, no son los correctos cuando la fem o la corriente presentan valores negativos).

Muchas gracias por responder. Ya voy entendiendo un poco más jeje.

[[Beto]]

Re: Potencia en un circuito de carga de una batería

No sabía de esto, pero en todo caso, ¿y si subo las imágenes a un alojamiento gratuito, se permite publicarlas en los mensajes del foro?

Lo más recomendable es subirlas al foro ya que así es más seguro que no se borren, cosa que no se puede garantizar en un alojamiento gratuito, mira que disminuir el tamaño a las imágenes y darte el trabajo de escribir los enunciados no es tan difícil.

Un saludo.

[Al2000]

Re: Potencia en un circuito de carga de una batería

Añadiendo a lo que te dice [Beto], mira que aunque fuese conveniente no tipear el texto por cualquier razón (como mostrar la cosa tal cual aparece en el libro), muchas veces se podrá reducir el tamaño de la imagen simplemente cambiando el formato. Como tu imagen tiene pocos colores, puede reducirse el tamaño reduciendo la profundidad de color. Si cambias el formato de JPG a GIF, la imagen pasará de ocupar los 137 kB que ocupa actualmente a unos mucho mas modestos 20 kB.

Saludos,

Al

[Masakre]

Re: Potencia en un circuito de carga de una batería

Bueno, cuando se trata de subir imágenes normalmente uso el alojamiento ImageShack. Me parece que ya tiene muchos años sin mostrar problemas.
No lo decía tanto porque no pudiera reducir el tamaño de las imágenes, sino para mostrarlas en alta calidad sin preocupación por el espacio que pueda ocupar.