Universidad autónoma de Chiriquí

Escuela de física

Informe de laboratorio nº2 Fis 219 B

Estudiantes: Carlos Fonseca

Gissel García

Manuel delgado

Título: comportamiento de elementos R, L y C en circuitos de corriente alterna

Resú men:

En esta ocasión estudiamos los elementos R, L y C con corriente alterna para verificar su comportamiento ante voltajes y frecuencias como ya lo hemos visto antes en la teoría. Se considerara ciertos circuitos para cada ocasión para su respectivo análisis independiente, se hace una tabla que contenga frecuencias, voltaje, corriente, resistencia y ángulo de fase para comparar esto con los modelos teóricos y corroborar que cada uno de los distintos elementos se comporta distinto, y además ver sus diferencias entre ellos.

Introducción:

El comportamiento de una resistencia para las frecuencias y corrientes ordinarias, es la de un elemento disipador, que convierte la energía eléctrica en calor. Es independiente de la dirección del flujo de corriente e independiente de la frecuencia. De modo que decimos que la impedancia a la AC (Corriente Alterna) de una resistencia, es la misma que su resistencia a la DC (corriente continua). Esto asume sin embargo, que en el caso de AC, se están usando los valores rms o valores efectivos para la corriente y el voltaje.

Una característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa. Este desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales, lo que significa que depende de la frecuencia.

En la bobina el voltaje adelanta a la corriente en 90°.Las señales alternas como la corriente alterna (nuestro caso) tiene la característica de ser periódica, esto significa que esta se repite a espacios fijos de tiempo.

Método experimental

Parte 1 - Resistor:

Armamos el circuito como se muestra en la figura (1) de aquí medimos el voltaje, la corriente, la resistencia y el ángulo de fase para luego hacer nuestra tabla.se va aumentando la frecuencia desde 60 Hz, 80 Hz, 100 Hz hasta 1000 Hz y anotamos los resultados.

Figura 1. Disposición de los elementos para el análisis de las resistencias.

Parte2 - capacitor:

Para el capacitor realizamos una pequeña modificación a nuestro circuito. La figura (2) nos muestra el arreglo del circuito. Cambiamos el resistor de 470 Ω por uno de 1kΩ y el capacitor a utilizar es de 10µF.se toman en cuenta las mismas frecuencias que el resistor y ahora deberemos calcular la Xc la cual es la reactancia capacitiva del capacitor

la cual está determinada por Xc=1ωc

en

donde ω=2πf.

Figura 2. Circuito para el estudio del capacitor

Parte3 - inductor:

Modificamos el circuito otra vez e introducimos un inductor de 0.3 mH. en esta ocasión la reactancia inductancia será R+XL, donde XL=ωL con ω=2πfL .también tener en cuenta que el inductor no es más que un cable que posee su propia resistencia por esto se debe sumar al resistor. Los elementos los vemos en la figura (3).

Figura 3. Elementos para el análisis del inductor

Resultados y análisis:

resultados del resistor

f(hz) Vc(V) I(mA) R(Ω) θ(grados)60 0,9699 0,00206 470 080 0,9675 0,00206 470 0

100 0,9663 0,00206 470 0200 0,9649 0,00205 470 0300 0,9632 0,00205 470 0400 0,9628 0,00205 470 0500 0,9610 0,00204 470 0600 0,9588 0,00204 470 0700 0,9566 0,00204 470 0800 0,9533 0,00203 470 0900 0,9522 0,00203 470 0

1000 0,9511 0,00202 470 0

Análisis: Resistor:

el circuito resistivo demostró que estos no dependen de la frecuencia ya que ellos no sufren cambio alguno al estar con corrientes o voltajes alternos, su comportamiento será igual siempre tanto en DC como en AC. La reactancia de los resistores también se toma como resistencia ordinaria ya que no poseen ángulo de fase con respecto a los voltajes y a las corrientes alternas. En la gráfica de resistencia contra ángulo de fase se nota claramente que estos no varían para nada. El comportamiento de estos elementos sigue siendo el mismo ante cambios grandes de frecuencia, solo que el voltaje disminuye en ellos a mayores frecuencias.

resultados para el capacitor:

f(hz) Vc(V) I(mA) Xc(Ω) θ(grados)60 0,98 0,00282 265 78,9380 0,77 0,00282 198,9 83,52

100 0,635 0,00282 159,1 84,8200 0,336 0,00282 79,5 85,68300 0,224 0,00282 53,1 87,85400 0,17 0,00282 39,7 88,41500 0,137 0,00282 31,8 90600 0,114 0,00282 26,5 90700 0,099 0,00282 22,7 90800 0,087 0,00282 19,8 90900 0,077 0,00282 17,6 90

1000 0,07 0,00282 15,1 90

Resultados del inductor:

f(khz) VL(mV) I(mA) R+XL(Ω) θ(grados)1000 0,01149 6,0199 470 1752000 0,02298 6,0178 470,01 1803000 0,03448 6,0175 470,03 180,14000 0,04596 6,0188 470,06 180,15000 0,05744 6,0181 470,09 180,26000 0,06892 6,0189 470,13 180,27000 0,08042 6,0185 470,18 180,38000 0,0919 6,0188 470,23 180,39000 0,1033 6,0189 470,3 180,2

10000 0,1148 6,0187 470,37 180,2

Conclusiones:

Se pudo demostrar que los elementos R, L y C poseen diversas características individuales y por ello es de gran utilidad saber cómo se comportan para aplicar esto en la practicas de laboratorio como en la teoría, se demostró muchos de los conceptos ya antes vistos en la parte teórica y además se pudo simular este experimento lo cual nos ayudó a una mayor información antes de realizar la experiencia y ya tener clara las ideas para nuestros resultados finales.

Los elementos estudiados poseen comportamientos diversos ante los voltajes alternos y las frecuencias, esto demuestra que según la capacidad del elemento en estudio así mismo será su comportamiento ante voltajes o frecuencias y por ello se deben elegir según su capacidad y según para lo que se requiera.

Referencias bibliográficas:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/acres.html

http://unicrom.com/Tut_el_condensador_y_la_corrienteAC.asp

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/phase.html

Boylestad Robert L. - introducción al análisis de circuitos- editorial Mc Graw hill – 10ma edición – México.