UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIA

LABORATORIO DE FSICA BSICA III

INFORME #10

ESTUDIANTE: GRUPO: B DOCENTE: Ing. C. I.: FECHA DE REALIZACION: 17/11/2013FECHA DE ENTREGA: 24/11/2013SEMESTRE: II/ 2013CORRIENTE ALTERNA

CORRIENTE ALTERNA

1. INTRODUCCIN

En el presente laboratorio se realiz la comprobacin del comportamiento de la corriente alterna en un circuito RL y RC, armamos el circuito, con la ayuda de un milmetro medimos los valores de inductancia, y resistencia y voltaje sobre la resistencia, esto con el fin de verificar la ecuacin para el clculo de la inductancia.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo general

Verificar el comportamiento delas conexiones RL y RC serie, en rgimen permanente de corriente alterna.

2.2. Objetivo especifico

Determinar la potencia activa y el factor de potencia.Comprobar las relaciones del mdulo de la impedancia y del Angulo de fase con la frecuencia.

3. FUNDAMENTO TERICOSe denomina corriente alterna (abreviada CA en espaol y AC en ingls, de alternating current) a la corriente elctrica en la que la magnitud y el sentido varan cclicamente. La forma de oscilacin de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una oscilacin senoidal, puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilacin peridicas, tales como la triangular o la cuadrada.Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias. Sin embargo, las seales de audio y de radio transmitidas por los cables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada (o modulada) sobre la seal de la CA.Oscilacin senoidal

Figura 2: Parmetros caractersticos de una oscilacin sinusoidal.1. Conexin RL. Sea la potencia RL serie de l figura 1 que esta operado en rgimen permanente de3 corriente alterna; esto quiere decir que, desde hace un tiempo suficiente como para que haya desaparecido cualquier fenmeno transitorio, tiene aplicado un voltaje senoidal tal como

En estas condiciones, la corriente estar dada por la solucin particular de la ecuacin de malla

Solucin que debe tener la forma

En la que se conoce como ngulo de fase (en ge4neral, el ngulo de fase se define como el ngulo con que la corriente se retrasa respecto del voltaje). La solucin mencionada resulta ser

La relacin entre las amplitudes del voltaje y la corriente se conoce como modulo de la impedancia y se simboliza por Z; o sea,

Po tanto,

Para la toma en cuenta la resistencia hmica del inductor, R_L debe considerase que esta queda en serie con el resistor R; por tanto, en las ecuaciones anteriores debe remplazarse por R + RL

2. conexin RC. Para una conexin RC serie como la de la figura 2, la ecuacin de malla es

Que puede escribirse

La solucion particular de esta ecuacion resulta ser

Por tanto,

El signo negativo de surge de la forma general de la corriente (ecuacion (3)) e indica que, en este cas, la corriente se adelanta respecto del voltaje.

3. Potencia. En circuitos como los estudiados, en los que el voltaje y la corriente estn dados por

la potencia instantnea est dada por

y por propiedades trigonomtricas, resulta

En la Figura 3 se representa el comportamiento temporal del voltaje, la corriente y la potencia. Un valor positivo de potencia implica que la potencia es entregada por la fuente al circuito y un valor negativo, que la potencia es entregada por el circuito a la fuente; por tanto existe un intercambio alternado de energa entre la fuente y el circuito y, en promedio, lapotencia realmente entregada al circuito es igual al valor medio de la potencia instantnea; es decir, al termino constante de la ecuacin (3) que se conoce como potencia activa, P; es decir,

Donde se conoce como factor de potencia.

4. PROCEDIMIENTO

1. se monto el circuito de la Figura 4.

2. En el osciloscopio se establecio las medidas automticas mostradas en la Figura 5. El voltaje sobre la conexin RL. v, debe ser senoidal, con Vpp= 6.00 [V] y nivel OC nulo. La seal de disparo debe ser la del canal l con pendiente positiva y el nivel de disparo se debe establecer en 50%.

Llenamos la Tabla I de la Hoja de Datos para las frecuencias aproximadas indicadas,anotando las frecuencias medidas por el osciloscopio. En cada caso, verificamos que Vpp sea de 6.00[V] ya que, por las caractersticas del generador de funciones y del circuito, ese voltaje puede variar con la frecuencia; en tal caso, se ajusto la amplitud de la seal del generador. Para la determinacin de 1fJ, los niveles de referencia de ambos canales deben estar en la misma ubicacin; luego, anotar el periodo medido por el osciloscopio; a continuacin, se expandi horizontalmente los trazos al mximo posible y, con ayuda de los cursores de tiempo, medimos dt, que fue el tiempo de retraso der vR (canal 2) respecto de v (canal 1) como esta descrito en la figura 6. El ngulo de fase est dada por:

Conexin RCEn el circuito montado remplazar el inductor por un capacito r de 10 [nF]. Llenar la Tabla 2 en forma si mi lar a la Tabla l. tomando t como negativo.

1. DATOS OBTENIDO

Conexin RL

Tabla 1

2.0025.8450119

3.0035.64331.717

5.0055.20199.716

7.0074.64142.815

10.0103.9699.814.4

15.0152.9866.5611.8

20.0202.4050.0010.0

25.0251.9840.008.60

Conexin RC

Tabla 2

2.0026.8498.4-48

3.0037.60332.9-40

5.0059.60200.3-11.0

7.00718.2143.1-4.0

10.01015.699.200.5

15.0153.6066.440.3

20.0201.80 49.950.4

25.0251.4039.990.28

2. TRATAMIENTO DE DATOS

Conexin RL.Para el voltaje

De (1)

Para la intensidadDe la ecuacin (4) Remplazando

Para la potencia De la ecuacin (14)entonces

Para la relacin velocidad angular impedanciaDe la tabla 1

12,571314,931800,00

18,851354,031800,00

31,421468,611800,00

43,981645,851800,00

62,831928,471800,00

94,252562,671800,00

125,663181,981800,00

157,083856,951800,00

La grafica de laser:

Para hallar tabla 1 De la ecuacin (15)

12,570,240,23

18,850,320,33

31,420,500,52

43,980,660,68

62,830,910,86

94,251,111,05

125,661,261,16

157,081,351,24

La grafica correspondiente ser:

Para hallar Para esta relacin recordamos

157,911729035,70

355,311833408,78

986,972156804,73

1934,452708828,78

3947,863719008,26

8882,696567271,74

15791,4410125000,00

24674,1314876033,06

La regresin nos da la funcin La grafica :

Para la comparacin Entonces realmente Entonces realmente

Conexin RCPara el voltaje

De (1)

Para la intensidadDe la ecuacin (4) Remplazando

Para la relacin velocidad angular impedanciaDe la tabla 1

12,571129,291800,00

18,851004,841800,00

31,42795,501800,00

43,98419,601800,00

62,83489,541800,00

94,252121,321800,00

125,664242,641800,00

157,085454,821800,00

La grafica de la ser:

Para hallar tabla 1 De la ecuacin (15)

12,570,240,23

18,850,320,33

31,420,500,52

43,980,660,68

62,830,910,86

94,251,111,05

125,661,261,16

157,081,351,24

La grafica correspondiente ser:

Para hallar Para esta relacin recordamos

157,911275298,44

355,311009695,29

986,97632812,50

1934,45176065,69

3947,86239644,97

8882,694500000,00

15791,4418000000,00

24674,1329755102,04

La regresin nos da la funcin La grafica :

3. CUESTIONARIO

1. Dada la definicin de, Por qu se lo determino como la diferencia de faces existentes entre dos voltaje.

R.- los circuitos RL y RC tienen la caracterstica de atrasar y adelantar la corriente y en la notacin el ngulo de desfase es fi

2. Cuale son los mdulos de la impedancia y los ngulos de fase correspondiente a un resistor, a un capacitor y un inductor?

R.- la impedancia y la reactancia de estos circuitos son:

Respectivamente y para la impedancia se considera la forma pitagorica.

3. Cules son los mdulos de la impedancia de las conexiones RL y RC serie en un frecuencia muy baja y a frecuencia muy alta?

R.-Partiendo de las ecuaciones:

A una frecuencia baja los mdulos de las conexiones RL y RC son:

A una frecuencia alta los mdulos de las conexiones RL y RC son:

4. Para las conexiones RL y RC serie puede verificarse que, en general y que , respectivamente. es esto una violacin de la ley de tenciones de Kichhoff?

R.- la ley de Kichhoff est determinada para circuitos de corriente continua y al existir en la corriente alterna los voltajes inducidos esto no contradice la Ley

5. Siendo variables los voltajes senosoiadles, Qu valor se lee con un voltmetro fabricado para medir esos voltajes?

R.-se lee el voltaje efectivo que corresponde a voltaje dividido entre raz de dos.

4. CONCLUSIONES

Los resultados obtenidos muestran un comportamiento tpico de los circuitos RL y RC, evidenciando el atraso y el adelantamiento de la corriente en el osciloscopio.

Se logr determinar la potencia activa y el factor de potencia.

La relacin de la impedancia y el ngulo de desfase con la frecuencia.

5. REFERENCIAS

Fsica experimental / Manuel R. Soria / 8va edicin / 2012 / pg. 47- 52Electricidad y magnetismo/ Serway/Mc Graw Hill / tercera edicinhttp://www.areatecnologia.com/electricidad/circuitos-de-corriente-alterna.html