Resumen de Electricidad: Generadores y Receptores

Palabras clave

¿Qué define a un generador eléctrico y cuál es su función en un circuito?
¿Cómo se caracteriza un receptor y qué papel desempeña?
¿De qué manera se diferencia la fuerza electromotriz (f.e.m.) de la diferencia de potencial (d.d.p.)?
¿Cuál es la influencia de la resistencia interna en el rendimiento de generadores y receptores?
¿Cómo calcular la potencia útil y la potencia disipada en receptores y generadores?
¿De qué manera se da la corriente en un circuito que contiene un generador real y un receptor?

Entendimiento de circuitos eléctricos que involucran generadores y receptores.
La relación entre f.e.m., d.d.p., y resistencia interna.
Aplicación de la Ley de Ohm y de las ecuaciones de generadores y receptores en la resolución de problemas prácticos.
Identificación y cálculo de magnitudes asociadas al rendimiento de dispositivos eléctricos.

Ecuación del Generador: ( E = \mathcal{E} - r \cdot i )
- Donde ( E ) es la diferencia de potencial en los terminales del generador, ( \mathcal{E} ) es la fuerza electromotriz, ( r ) es la resistencia interna y ( i ) es la corriente eléctrica.
Ecuación del Receptor: ( U = \mathcal{E} + r \cdot i )
- Donde ( U ) es la diferencia de potencial en los terminales del receptor, ( \mathcal{E} ) es la fuerza contraelectromotriz, ( r ) es la resistencia interna y ( i ) es la corriente eléctrica.
Ley de Ohm: ( V = R \cdot I )
- Donde ( V ) es la tensión, ( R ) es la resistencia y ( I ) es la corriente.
Potencia Útil: ( P_u = E \cdot i )
Potencia Disipada (Pd): ( P_d = r \cdot i^2 )

Generadores eléctricos: Dispositivos que convierten energía mecánica, química, solar, entre otras, en energía eléctrica. El ejemplo clásico de un generador eléctrico es la batería.
- Fuerza electromotriz (f.e.m.): Energía proporcionada por el generador para mover una carga unitaria a lo largo del circuito. No es una fuerza real, sino una diferencia de potencial.
- Resistencia interna: Todo generador tiene una resistencia interna que causa pérdida de energía en forma de calor. Cuanto mayor es la resistencia interna, menor es la diferencia de potencial en los terminales cuando el circuito está cerrado.
Receptores eléctricos: Componentes que consumen energía eléctrica para realizar trabajo, como un motor eléctrico o una lámpara incandescente.
- Fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m.): Es la tensión opuesta que el receptor ofrece a la corriente, representando la energía consumida para realizar trabajo.
Diferencia de potencial (d.d.p.): Representa la energía que el generador transfiere a la carga por unidad de carga. En un generador, la d.d.p. es menor que la f.e.m. debido a la resistencia interna.
Rendimiento: Indica la eficiencia de un generador o receptor. Es la relación entre la potencia útil y la potencia total.

Ecuación del Generador: Muestra la relación entre la f.e.m. de un generador, la resistencia interna y la corriente que fluye por el circuito.
Ecuación del Receptor: Similar a la del generador, pero añade la resistencia interna en lugar de restarla, ya que es un consumidor de energía.
Ley de Ohm: Fundamental para entender cómo la tensión, la corriente y la resistencia están interconectadas en un circuito eléctrico.

Funcionamiento de los Generadores:
- Un generador mantiene una f.e.m. que induce la corriente eléctrica en el circuito. La f.e.m. es originada por procesos físicos internos al generador.
- La ecuación del generador (( E = \mathcal{E} - r \cdot i )) se utiliza para calcular la tensión en los terminales del generador.
Comportamiento de los Receptores:
- Los receptores usan la energía eléctrica suministrada por el generador para funcionar.
- La ecuación del receptor (( U = \mathcal{E} + r \cdot i )) considera la f.c.e.m. que actúa contra la corriente suministrada por el generador.
Circuitos con Generadores y Receptores:
- En un circuito con ambos, se debe considerar la suma de la f.e.m. y de la f.c.e.m., además de las resistencias internas y externas, para determinar la corriente total.

Cálculo de Tensión en un Generador:
- Dado un generador con f.e.m. de 12V y resistencia interna de 1Ω, y una corriente de 2A circulando por el circuito, la tensión en el generador será ( E = \mathcal{E} - r \cdot i = 12V - 1Ω \cdot 2A = 10V ).
Determinación de la Corriente en un Circuito con un Receptor:
- Si tenemos un motor con f.c.e.m. de 6V y resistencia interna de 2Ω, conectado a una tensión de 12V, la corriente en el motor se encuentra por la ecuación ( U = \mathcal{E} + r \cdot i ), siendo ( i = \frac{U - \mathcal{E}}{r} = \frac{12V - 6V}{2Ω} = 3A ).
Examen de Rendimiento:
- Podemos calcular el rendimiento de un generador por la relación entre la potencia útil y la potencia total. Si un generador proporciona una potencia útil de 80W y consume 100W, su rendimiento es del 80%.

Generadores eléctricos son fundamentales en circuitos, convirtiendo diversas formas de energía en eléctrica y manteniendo la corriente a través de la f.e.m..
Receptores eléctricos transforman la energía eléctrica recibida en otras formas de energía, como trabajo mecánico o calor, sufriendo la influencia de la f.c.e.m..
La comprensión de la diferencia de potencial (d.d.p.) y de la fuerza electromotriz (f.e.m.) es crucial para el análisis de circuitos con generadores y receptores.
La resistencia interna reduce la eficiencia tanto de generadores como de receptores, siendo un factor importante en el cálculo de la energía efectivamente disponible en el circuito.
Las ecuaciones del generador y del receptor son instrumentos esenciales para resolver problemas de circuitos y encontrar magnitudes como la tensión en los terminales y la corriente.
Ley de Ohm y cálculos de potencia útil y disipada (Pd) ayudan a entender el rendimiento de dispositivos eléctricos y su rendimiento.

La f.e.m. y la d.d.p. son diferentes: la primera es la capacidad máxima del generador para suministrar energía, mientras que la segunda es la energía suministrada efectivamente.
Las resistencias internas, tanto de generadores como de receptores, son fundamentales para determinar la tensión en los terminales y la potencia disipada.
El rendimiento de un generador o receptor es una medida de su eficiencia, indicando el porcentaje de la potencia consumida que se convierte en trabajo útil.
Resolver problemas que involucran generadores reales y receptores requiere la aplicación de las ecuaciones del generador y del receptor, además del entendimiento de la Ley de Ohm.
Identificar generadores y receptores en un circuito es el primer paso para analizar o diseñar sistemas eléctricos eficientes y funcionales.