Calculadora de resistencia interna (fem y voltaje en terminales)
Calcula la resistencia interna de una batería o fuente a partir de su fem, el voltaje en terminales con carga y la resistencia de carga, más corriente, caída interna, eficiencia, corriente de cortocircuito y potencia máxima.
Cómo funciona
ε = V + I·r · I = V/R → r = (ε − V)/I = R·(ε − V)/V · corriente de cortocircuito I_cc = ε/r · potencia máxima P_máx = ε²/(4r) cuando R = r · eficiencia η = V/ε = R/(R + r)
Toda fuente real —una batería, una celda solar o una fuente de alimentación— se comporta como una fem ideal en serie con una pequeña resistencia interna. Cuando circula corriente, parte de la fem se pierde dentro de la fuente (la caída interna), así que el voltaje en terminales queda por debajo del valor en circuito abierto. Medir el voltaje con y sin una carga conocida da directamente la resistencia interna. El teorema de máxima transferencia de potencia dice que una carga recibe la mayor potencia cuando es igual a r, pero entonces la eficiencia es solo 50%. Método según OpenStax Física Universitaria vol. 2, sección 10.1.
Ejemplo resuelto
Una batería marca 12 V en circuito abierto y 11.4 V con una carga de 2.85 Ω. La corriente es 11.4 / 2.85 = 4.000 A, así que r = (12 − 11.4) / 4 = 0.1500 Ω. La carga recibe 45.600 W y se pierden 2.400 W dentro de la batería (95.00% de eficiencia). Un cortocircuito tomaría 12 / 0.15 = 80.00 A, y la mayor potencia que podría recibir una carga es 12² / (4 × 0.15) = 240.00 W.
Fuentes: OpenStax University Physics Vol. 2 — Electromotive Force · HyperPhysics — Internal resistance of a battery
Preguntas frecuentes
¿Cómo mido la resistencia interna de una batería?
Mide el voltaje en circuito abierto, conecta una resistencia conocida y vuelve a medir. Ingresa ambas lecturas y el valor de la resistencia: r = R(ε − V)/V. Usa una carga que tome una corriente realista y mide rápido para evitar calentamiento.
¿Cuál es una resistencia interna normal?
Una pila alcalina AA en buen estado tiene unos 0.1–0.3 Ω, una batería de auto unos pocos miliohms y una celda de litio 18650 de 20–60 mΩ. Aumenta cuando la batería envejece, se enfría o se descarga.
¿Por qué baja el voltaje al conectar una carga?
La corriente pasa por la resistencia interna y se pierden I·r volts dentro de la fuente, así que llega menos a las terminales. A mayor corriente, mayor caída.
¿Máxima potencia es lo mismo que máxima eficiencia?
No. La máxima potencia ocurre cuando R = r, pero entonces la mitad de la potencia calienta la fuente (50% de eficiencia). La eficiencia es mayor cuando R es mucho mayor que r.
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Esta calculadora tiene fines informativos. Verifica los resultados importantes antes de tomar decisiones.