6to Laboratorio de Fisica ,Corriente Alterna

8/13/2019 6to Laboratorio de Fisica ,Corriente Alterna

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NDICE:

1. RESUMEN...3

2. ANTECEDENTE EXPERIMENTAL..4

3. FUNDAMENTO TERICO22

4. PARTE EXPERIMENTAL..29

4.1.MATERIALES...29

4.2.PROCEDIMIENTO....32

5. RESULTADOS.....46

6. DISCUSIN DE RESULTADOS (OBSERVACIONES)...63

7. CONCLUSIONES64

8. SUGERENCIAS...65

9. AGRADECIMIENTO...66

10.REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS..67

11.ANEXOS..38


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1.-RESUMEN

En este presente informe que corresponde al sexto y ltimo laboratorio de Fsica III, cuyottulo es CORRIENTE ALTERNA, tiene como objetivo esencial familiarizar al estudiantecon algunos conceptos de la corriente alterna (valores eficaces y relaciones vectoriales). Ascomo estudiar el comportamiento de una lmpara fluorescente. Estos objetivos generalesconllevan a otros objetivos como determinar las potencias disipadas por el reactor y por elfluorescente, analizar la funcin del arrancador en el funcionamiento de la lmpara,comprender el anlisis fasorial en un circuito con corriente alterna, verificar si se cumple lasegunda ley de Kirchhoff, en estos tipos de circuitos.

Por otro lado entre los materiales ms importantes a utilizar tenemos una caja que contiene:una lmpara fluorescente, un arrancador y un reactor; un voltmetro de corriente alterna(250V), un multmetro digital, un fusible y cables de conexin; y el procedimientobsicamente est dividido en tres partes. La primera parte consiste en entender elfuncionamiento de la lmpara fluorescente, y esta primera parte se subdivide en dos etapas,la primera en lograr encender el fluorescente sin utilizar un arrancador y la segundautilizando el arrancador. Seguidamente pasamos a la segunda parte del laboratorio la cualconsiste en determinar la potencia disipada a travs del reactor. Y finalmente la terceraparte que consiste en determinar la potencia disipada a travs del fluorescente.

Por ltimo se puede notar de nuestros clculos y resultados que efectivamente la lmparafluorescente puede funcionar sin la presencia del arrancador, tambin para el clculo de lapotencia disipada a travs del reactor y del fluorescente, tuvimos que hacer unarepresentacin fasorial apoyndonos del programa AUTOCAD 2011. Y entre nuestrasconclusiones tenemos que no se cumplen la segunda ley de Kirchhoff para circuitos concorriente alterna.

PALABRAS CLAVES:

Corriente alterna

Reactor

Arrancador

Inductancia

Corriente eficaz

Voltaje eficaz

Reactancia


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Impedancia

2.-ANTECEDENTE EXPERIMENTALESTUDIANTES DE LA UNIVERSIDAD NACONAL DE INGENIERIA /FIM


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3.-FUNDAMENTO TERICO

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Se denomina corriente alterna (abreviada CA en espaol y AC en ingls) a la corrienteelctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente.

La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una ondasenoidal (Fig.1), puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin

embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de ondaperidicas,tales como latriangular o la cuadrada.

Onda sinusoidal

Una seal sinusoidal a(t),tensin,v(t), ocorriente,i(t), se puede expresar matemticamentesegn sus parmetros caractersticos, como una funcin del tiempo por medio de lasiguiente ecuacin:

Donde: A0: es la amplitud en voltios oamperios (tambin llamado valor mximo o depico),

: lapulsacin en radianes/segundos

t: el tiempo ensegundos,y

:el ngulo de fase inicial en radianes.

Fig.1. Representacin de la onda de una corriente

alterna.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_%28unidad_de_tiempo%29http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Sin.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Segundo_%28unidad_de_tiempo%29http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_angularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Amperiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica


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Dado que la velocidad angular es ms interesante para matemticos que para ingenieros, lafrmula anterior se suele expresar como:

Donde f es la frecuencia enhercios (Hz) y equivale a la inversa del perodo (f=1/T). Losvalores ms empleados en la distribucin son 50 Hz y 60 Hz.

Valores Significativos

A continuacin se indican otros valores significativos de una seal sinusoidal:

Valor instantneo(a(t)): Es el que toma laordenada en un instante, t, determinado.

Valor pico a pico(App): Diferencia entre su pico o mximo positivo y su pico negativo.Dado que el valor mximo de sen(x) es +1 y el valor mnimo es -1, una seal sinusoidalque oscila entre +A0y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto(+A0)-(-A0) = 2A0.

Valor medio (Amed): Valor del rea que forma con el eje de abscisas partido por superodo. El rea se considera positiva si est por encima del eje de abscisas y negativa siest por debajo. Como en una seal sinusoidal el semiciclo positivo es idntico al

negativo, su valor medio es nulo.

Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante elclculointegral se puede demostrar que su expresin es la siguiente:

Fig. 2. Representacion de la onda sinusoidal.
http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_cartesianashttp://es.wikipedia.org/wiki/Integral_y_funci%C3%B3n_primitivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Integral_y_funci%C3%B3n_primitivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:OndaSenoidal.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:OndaSenoidal.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Integral_y_funci%C3%B3n_primitivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Integral_y_funci%C3%B3n_primitivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Coordenadas_cartesianashttp://es.wikipedia.org/wiki/Herciohttp://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia


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Valor eficaz(A): su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismoefecto calorfico que su equivalente en corriente contina. Matemticamente, el valoreficaz de una magnitud variable con el tiempo, se define como la raz cuadrada de lamedia de los cuadrados de los valores instantneos alcanzados durante un perodo:

En la literatura inglesa este valor se conoce como R. M. S. (root mean square, valorcuadrtico medio). En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya quecasi todas las operaciones con magnitudes energticas se hacen con dicho valor. De ah quepor rapidez y claridad se represente con la letra mayscula de la magnitud que se trate (I, V,P, etc.). Matemticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valoreficaz viene dado por la expresin:

El valor A, tensin o intensidad, es til para calcular la potencia consumida por una carga.As, si una tensin de corriente continua (CC), VCC, desarrolla una cierta potencia P en unacarga resistiva dada, una tensin de CA de Vrms desarrollar la misma potencia P en lamisma carga si Vrms= VCC.

Para ilustrar prcticamente los conceptos anteriores se considera, por ejemplo, la corriente

alterna en la red elctrica domstica en Europa: cuando se dice que su valor es de 230 VCA, se est diciendo que su valor eficaz (al menos nominal-mente) es de 230 V, lo quesignifica que tiene los mismos efectos calorficos que una tensin de 230 V de CC. Sutensin de pico (amplitud), se obtiene despejando de la ecuacin antes reseada:

As, para la red de 230 V CA, la tensin de pico es de aproximadamente 325 V y de 650 V(el doble) la tensin de pico a pico.

Su frecuencia es de 50 Hz, lo que equivale a decir que cada ciclo de la onda sinusoidal

tarda 20ms en repetirse.

La tensin de pico positivo se alcanza a los 5 ms de pasar la onda por cero (0 V) en suincremento, y 10 ms despus se alcanza la tensin de pico negativo. Si se desea conocer,por ejemplo, el valor a los 3 ms de pasar por cero en su incremento, se emplear la funcinsinusoidal:
http://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficazhttp://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficazhttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Milisegundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Milisegundohttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficazhttp://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficaz


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Tomando como mdulo del fasor su valor eficaz, la representacin grfica de la anteriortensin ser la que se puede observar en la figura 4, y se anotar:

Denominadas formas polares, o bien: Denominada forma binmica.Inductancia en un circuito de corriente alterna:

Si se aplica un voltaje instantneo a una inductancia L, entonces:

Si el voltaje es sinusoidal, entonces la corriente tambin ser sinusoidal. Por convenienciasupongamos que:

( )

cos( )

M

M

i I sen t

V LI t

O: ( )2

MV LI sen t

Esta ecuacin puede expresarse como:

( )2

MV V sen t

Donde MV es el valor mximo del voltaje a travs del inductor. Si se desea relacionar elvalor mximo de la cada de voltaje a travs de un inductor y el valor mximo de lacorriente que pasa por l, comparamos las dos ltimas expresiones:

M MV I L

Y reemplazando los valores de M MV I en funcin de ef ef V I en esta ltima expresin:

ef ef V I L


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Es costumbre usar el smbolo LZ , denominado reactancia inductivay definido por:

2LZ L fL

Para describir el comportamiento de un inductor

Luego: ef ef LV I Z

La reactancia inductiva se expresa en Ohms cuando la inductancia se expresa en henrios yla frecuencia en ciclos por segundo

Debe notarse que el valor mximo de la corriente en el inductor y el valor mximo de ladiferencia de potencial (voltaje) entre sus extremos no ocurren en el mismo tiempo. As elvoltaje mximo cuando la corriente es cero. Ver Fig. 5

Se describen estas relaciones de fase diciendo que el voltaje a travs de un inductor estadelantado en 90 con respecto a la corriente.La palabra adelantadoes asociada con elhecho de que para el tiempo t cuando el ngulo de fase para la corriente es de wt, el ngulo

de fase para el voltaje est dado por2

t

Esta relacin de fase puede describirse con la ayuda de vectores apropiados.

Si el valor mximo de la corriente se representa por un vector en la direccin +X, el valormximo del voltaje a travs del inductor se representa por un vector en la direccin +Y,como en la fig.10, Si ambos rotan en sentido contrario a las agujas del reloj (anti horario),

Fig. 5 Visualizacinvoltaje mximo corriente cero


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en cualquier instante t, su proyeccin sobre el eje Y nos dar los valores instantneos de i yv.

Condensador en un circuito de corriente alterna:

Si se aplica un voltaje alterno a los extremos de un condensador, este se carga y descargaperidicamente y seque fluye una corriente a travs del condensador es en cualquierinstante q, la diferencia de potencial entre sus placas es en dicho instante V y esta dado por:

V=q/C

Siendo C la capacidad del condensador.La carga en la placa del condensador es igual a la integral de la corriente durante el tiempoen que fluye la carga hacia el condensador, de modo que

VC=q= Si la corriente es sinusoidal

I= .. ()Y

CV= V=

La carga inicial del condensador se ha supuesto igual a cero. Luego la diferencia se hasupuesto V puede expresarse como:

Fig. 6 Representacin vectorial


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V= ()Donde

Reemplazando en funcin de sus valores eficaces tenemos: Es usual representar por el smbolo la reactancia capacitiva, definida por Para describir el comportamiento de un condensador en un circuito de corriente alterna.se

tiene = Comparando las ecuaciones () y () se nota que el voltaje esta atrasado en conrespecto a la corriente.

Si el valor mximo de la corriente se representa por un vector trazado en la direccin +X,el valor mximo del voltaje puede representarse como un vector trazado en la direccin de iy de V se encuentran examinando las proyecciones de estos vectores en el eje Y, cuandorotan en sentido contrario a las agujas del reloj con velocidad angular w.

Fig. 5 Visualizacinvoltaje mximo corriente cero


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Elementos de un circuito de corriente alterna:

Un circuito de corriente alterna consta de una combinacin de elementos (resistencias,capacidades y autoinducciones) y un generador que suministra la corriente alterna.

Una fem alterna se produce mediante la rotacin de una bobina con velocidad angularconstante dentro de un campo magntico uniforme producida entre los polos de un imn.

v=V0 sin (w t)

Para analizar los circuitos de corriente alterna, se emplean dos procedimientos, unogeomtrico denominado de vectores rotatorios y otro, que emplea los nmeros complejos.

Un ejemplo del primer procedimiento, es la interpretacin geomtrica del MovimientoArmnico Simple como proyeccin sobre el eje X de un vector rotatorio de longitud igual a

la amplitud y que gira con una velocidad angular igual a la frecuencia angular.

Mediante las representaciones vectoriales, la longitud del vector representa la amplitud y suproyeccin sobre el eje vertical representa el valor instantneo de dicha cantidad. Losvectores se hacen girar en sentido contrario al las agujas del reloj.

Con letras maysculas representaremos los valores de la amplitud y con letras minsculaslos valores instantneos.

Una resistencia conectada a un generador de corriente alterna.

Fig. 6 Representacin vectorial
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/generador/generador.htm#Ley%20de%20Faraday%20y%20ley%20de%20Lenzhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/circular/oscila1.htm#descripci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/circular/oscila1.htm#descripci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/circular/oscila1.htm#descripci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/circular/oscila1.htm#descripci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/generador/generador.htm#Ley%20de%20Faraday%20y%20ley%20de%20Lenz


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La ecuacin de este circuito simple es (intensidad por resistencia igual a la fem).

La diferencia de potencial en la resistencia es: En una resistencia, la intensidad y la diferencia de potencial estn en fase. Larelacin entre sus amplitudes es:

Con , la amplitud de la fem alterna.Como vemos en la representacin vectorial de la figura, al cabo de un cierto tiempo t, losvectores rotatorios que representan a la intensidad en la resistencia y a la diferencia depotencial entre sus extremos, ha girado un ngulo wt. Sus proyecciones sobre el eje verticalmarcados por los segmentos de color azul y rojo son respectivamente, los valores en elinstante t de la intensidad que circula por la resistencia y de la diferencia de potencial entresus extremos.

Fig. 7. Resistencia en un circuito CA


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Fig. 8Diagrama sinuidal de una resistencia en corriente alterna

Un condensador conectado a un generador de corriente alterna:

A diferencia del comportamiento delcondensador con la corriente continua,el paso de lacorriente alternapor el condensador si ocurre.

Otra caracterstica del paso de una corriente alterna en un condensador es que el voltajeque aparece en los terminales del condensador est desfasado o corrido 90 hacia atrscon respecto a la corriente.

Esto se debe a que el capacitor se opone a cambios bruscos detensin.

Fig. 9 Representacin del Condensador en un circuito CA
http://www.unicrom.com/Tut_el_condensador_y_las_corrientes.asphttp://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asphttp://www.unicrom.com/Tut_condensador.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_condensador.asphttp://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asphttp://www.unicrom.com/Tut_el_condensador_y_las_corrientes.asp


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Qu significa estar desfasado o corrido?

Significa que el valor mximo del voltaje aparece 90 despus que el valor mximo de lacorriente.

En la fig.4.10 se observa que la curva en color rojo ocurre siempre antes que la curva encolor negro en 90 o 1/4 del ciclo. Entonces se dice que la tensin est atrasada conrespecto a la corriente o lo que es lo mismo, que la corriente est adelantada a la tensin ovoltaje.

Si se multiplican los valores instantneos de la corriente y el voltaje en un capacitor seobtiene una curva sinusoidal (del doble de la frecuencia de corriente o voltaje), que es lacurva de potencia. (P = I x V, Potencia = Corriente x Voltaje).

Esta curva tiene una parte positiva y una parte negativa, esto significa que en un instante elcapacitor recibe potencia y en otro tiene que entregar potencia, con lo cual se deduce queel capacitor no consume potencia (caso ideal. Se entrega la misma potencia que se recibe)

Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, ste presenta una oposicin al paso de la corrientealterna, el valor de esta oposicin se llama reactancia capacitiva (Xc) y se puede calcularcon laley de Ohm: XC = V / I, y con la frmula: XC = 1 / (2 x x f x C)

Fig. 10. Diagrama corriente voltaje para un condensador

Fig. 11 potencia entregada (+) y consumida (-)
http://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asphttp://www.unicrom.com/Tut_leyohm.asphttp://www.unicrom.com/Tut_leyohm.asphttp://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asp


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Donde:

XC = reactancia capacitiva en ohmios f = frecuencia en Hertz (Hz) C = capacidad en Faradios (F)

Una bobina conectada a un generador de corriente alterna:

Ya hemos estudiado la autoinduccin y lascorrientes autoinducidas que se producen en unabobina cuando circula por ella una corriente ivariable con el tiempo.

La ecuacin del circuito es (suma de fem igual a intensidad por resistencia), como que laresistencia es nula.

Integrando esta ecuacin obtenemos i en funcin del tiempo:

La intensidad IL de la en la bobina est retrasada 90 respecto de la diferencia depotencial entre sus extremos vL. La relacin entre sus amplitudes es:

Con VL=V0, la amplitud de la fem alterna.

Fig. 12 Representacin de una bobina en circuito CA.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/autoinduccion/autoinduccion.htm#Autoinducci%C3%B3nhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/autoinduccion/autoinduccion.htm#Autoinducci%C3%B3n


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El circuito de la lmpara fluorescente:

En la Figura 14 se aprecian los elementos de que consta la instalacin de una lmpara

En esta figura se distinguen, aparte de la propia lmpara, dos elementos fundamentales: elcebador y la reactancia inductiva.

El cebador est formado por una pequea ampolla de cristal rellena de gas nen a bajapresin y en cuyo interior se halla un contacto formado porlminas bimetlicas.

En paralelo con este contacto se halla uncondensador destinado a actuar de apaga chispas.

El elemento de reactancia inductiva est constituido por una bobina arrollada sobre un

ncleo de chapas de hierro, el cual recibe el nombre de balastra o balasto. Este ltimotrmino, no debe ser confundido con el material usado en la construccin de vias deferrocarril.

Funcionamiento:

Fig. 13 Diagrama corriente voltaje para un inductor

Fig.14. Representacin del circuito lmpara fluorescente
http://es.wikipedia.org/wiki/Ne%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mina_bimet%C3%A1licahttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_%28el%C3%A9ctrico%29http://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_%28el%C3%A9ctrico%29http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mina_bimet%C3%A1licahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ne%C3%B3n


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Al aplicar latensin de alimentacin,elgas contenido en la ampolla del cebador se ionizacon lo que aumenta sutemperatura lo suficiente para que lalmina bimetlica se deformecerrando el circuito, lo que har que losfilamentos de los extremos del tubo se enciendan.

Al cerrarse el contacto el cebador se apaga y el gas vuelve a enfriarse, con lo que los

contactos se abren nuevamente y se repite el proceso. De este modo la corriente aplicada alos filamentos es pulsatoria.

La funcin del condensador, contenido en el cebador, es absorber los picos de tensin quese producen al abrir y cerrar el contacto, evitando su deterioro por las chispas que, en otrocaso, se produciran.

Los filamentos, al calentarse, desprenden electrones que ionizan el gas argn que llena eltubo, formando unplasma que conduce la electricidad. Este plasma excita los tomos delvapor de mercurio que, como consecuencia, emitenluz visible yultravioleta.

El revestimiento interior de la lmpara tiene la funcin de filtrar y convertir la luzultravioleta en visible. La coloracin de la luz emitida por la lmpara depende del materialde dicho recubrimiento interno.

Las lmparas fluorescentes son dispositivos con pendiente negativa de la resistenciaelctrica respecto de la tensin elctrica.

Esto significa que cuanto mayor sea la corriente que las atraviesa, mayor es el grado deionizacin del gas y, por tanto, menor la resistencia que opone al paso de dicha corriente.

As, si se conecta la lmpara a una fuente de tensin prcticamente constante, como lasuministrada por la red elctrica, la lmpara se destruira en pocos segundos. Para evitaresto, siempre se conectan a travs de un elemento limitador de corriente para mantenerladentro de lmites tolerables.

Finalmente, la disminucin de la resistencia interna del tubo una vez encendido, hace que latensin entre los terminales del cebador sea insuficiente para ionizar el gas contenido en suampolla y por tanto el contacto bimetlico queda inactivo cuando el tubo est encendido.
http://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mina_bimet%C3%A1licahttp://es.wikipedia.org/wiki/Filamentohttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_%28estado_de_la_materia%29http://es.wikipedia.org/wiki/Luz_visiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Luz_ultravioletahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Luz_ultravioletahttp://es.wikipedia.org/wiki/Luz_visiblehttp://es.wikipedia.org/wiki/Plasma_%28estado_de_la_materia%29http://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Filamentohttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mina_bimet%C3%A1licahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltaje


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Fig.4.15.Presentacion del funcionamiento de lmpara fluorescente.


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4.-PARTE EXPERIMENTAL

4.1.-MATERIALES Y EQUIPOS:

Una caja que contiene: una lmpara fluorescente, un arrancador y un reactor.

Figura .- Caja que contiene: un fluorescente, arrancador y reactor.

Un voltmetro de corriente alterna (250V).

Figura .- Voltmetro de corriente alterna (250V)

Un multmetro digital.

Figura .-Multmetro digital.


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Cables de conexin.

Figura .-Cables de conexin.

Un fusible.

Figura .-Fusible


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4.3.-DATOS EXPERIMENTALES Y CLCULOS RESPECTIVOS:

SEGUNDA PARTE:

Clculo de la Inductancia.

Tabla 6.1: Datos obtenidos en el circuito que me permitirn hallar la inductancia:

Resistencia del reactor (R)EFI EFV

1.45 A35.0 V205

Figura .- Triangulo del circuito.


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Del grfico se puede notar que: Iefx ZL= 204.391 V, entonces ZL= 204.391/ 0.35,

ZL= 583.974 .

Luego sabiendo que en el Perf = 60 Hz y que adems: ZL= wxL = 2fL, entonces

L = (ZL)/ (2f),por lo tanto la inductancia sera: L = 1.55 H.

Tambin 1= Arctan(204.391/15.785) = 85.584.

Clculo de la potencia disipada por el reactor:

De:

WAVPREACTOR 525.5584.85cos)35.0)(205(

TERCERA PARTE:

Clculo de la potencia disipada por la lmpara:

Tabla 6.2: Datos obtenidos de las mediciones en el circuito.

EFI MNV NPV PMV

0.31 A 205 V 185 V 50 V

Construyendo el triangulo del circuito (el cual ser el de color rojo):

1cosEFEFIVP


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Figura .- Elaboracin del tringulo DAC`, que ser el triangulo del circuito.

Del grfico se puede notar que 2= 25,745.

Entonces la potencia disipada por la lmpara fluorescente ser:

WPIVPLMPARAEFNPLMPARA 657.51cos 2


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A partir de la primera parte del experimento demostramos que si es posible,el detalle est en armar un circuito que cumpla la misma funcin delarrancador, es decir primero debemos tener un circuito abierto, por donde nocircule ninguna corriente, posteriormente cerramos el circuito y comenzar afluir una corriente a travs de los filamentos, razn por la cual estos se

calientan, producindose entonces una nube de electrones que circularnentre uno y otro extremo del tubo sin alcanzar la energa suficiente paraionizar a los gases del tubo, luego debemos desconectar los cables que en uninicio nos sirvi para cerrar el circuito, producindose as un cambio bruscoen el valor de la corriente, lo cual da origen a una fuerza electromotriz autoinducida entre los bornes del reactor y consecuentemente una gran diferenciade potencial entre ambos filamentos de la lmpara; este potencial hace quelos electrones adquieran una energa suficiente para ionizar a los gases de lalmpara y por lo tanto encenderla.

6. Explique detalladamente el hecho de que al interrumpirse la corrienteen el arrancador aparece un alto voltaje a travs del tubo, es stevoltaje mayor que el voltaje de la lnea?

El arrancador es un dispositivo que debido a la diferencia de potencial y a ladilatacin trmica puede hacer funcionar el circuito de manera similar queen el caso de la parte 1 de la experiencia en donde slo se uso un cable y lafem inducida.El hecho es que en esencia es el mismo dispositivo, slo que aparte de eso es

un capacitor (al momento de abrir uno se puede evidenciar que es uncondensador cilndrico con un trozo de papel como dielctrico), cuyafuncin es absorber los picos detensin que se producen al abrir y cerrar elcontacto, evitando su deterioro por las chispas que, en otro caso, seproduciran.Luego de recordar esto, al quedar abierto el circuito debido a la dilatacintrmica, se da origen a una fuerza electromotriz autoinducida entre losbornes del reactor y consecuentemente una gran diferencia de potencial entrelos filamentos de la lmpara (voltaje mayor al voltaje de la lnea), y estemodo el fluorescente se podr encender.

7. De acuerdo a las mediciones del voltaje efectuados, se cumple lasegunda ley de Kirchhoff?Bueno a partir de los datos obtenidos de la tercera parte del laboratorioVentra al circuito o VMN = 205 V, Vpresente en el REACTOR o VNP = 185 V yVpresente en el tubo o VMP= 50V. Y recordando la segunda ley de Kirchhoff, lacual se enuncia como: la suma de voltajes de la fuente es igual a la suma de
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voltajes de los resistores, vemos que: VMNes diferente a la suma de VNP+VMP, por lo tanto no se cumple la segunda ley de Kirchhoff, y estobsicamente porque se trata de un corriente alterna (la que tiene uncomportamiento sinusoidal), y donde el campo elctrico es no sonservativo.Sin embargo podemos tomar en consideracin la segunda ley de kirchhoff,

cuando hacemos la representacin fasorial de los voltajes, es decir hacemosla suma vectorialmente.


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6.-DISCUSIN DE RESULTADOS (OBSERVACIONES)

Se observ que cuando el circuito no estaba cerrado, el fluorencente no se prenda. Tambin se observ que una vez que se cerr el circuito el fluorescente se prendi

casi nada, y una vez que se volvi a dejar el circuito abierto el fluorescente se

prendi totalmente. Tambin se observ que cuando se trabaj con el arrancador, hubo casos en el que

el fluorescente no se prenda y esto era porque los cables estaban flojos y no bienconectados.


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7.-CONCLUSIONES


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8.-SUGERENCIAS


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9.-AGRADECIMIENTO

Este pequeo informe pero de gran esfuerzo est dedicado a los interesados en la parte deelectricidad (voltaje) y se agradece ante todo al paciente y responsable ingeniero VenegasRomero Jos, que en todo momento nos brind sus ms sincero apoyo.


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11.-ANEXOS

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