Informes de Laboratorio 7. Leyes de Kirchhoff 8. Campos Magnticos 9. Efecto Faraday10.Circuitos Alternos Puros 11.Circuitos RCL Serie SECCIN: FIS-222-402 ALUMNOS:Pedro DazGino JaraDariela MarnSebastin Gutirrez FECHA: 24 NOV- 2011

2 ndice Leyes de Kirchhoff ___________________________________________3 Campos Magnticos __________________________________________ 12 Efecto Faraday ______________________________________________24 Circuitos Alternos Puros _______________________________________33 Circuitos RCL Serie __________________________________________ 42 3 Experiencia 7 Leyes de Kirchhoff 4 EXPERIENCIA. I.OBJETIVO. Calcular el valor de intensidad de corriente y el valor de la cada de tensin, encadaresistenciaycompararloconlosvaloresexperimentalesmedidos para los circuitos serie, paralelos y mixtos. II. INTRODUCCIN. LEYES DE KIRCHHOFF. Enciertocircuitoelctrico,siseconocelosvaloresdelasresistenciasyel valordelasfuentesdevoltajeyesunacombinacinseriey/oparalelo,se pueden calcular las magnitudes de las intensidades de corrientes que fluyen por elcircuito.Encambio,sielcircuitonoescombinacinserie-paralelosedebe recurrir a las Leyes de Kirchhoff. LasLeyesdeKirchhoffsondosreglasbasadasenprincipiosde conservacinaplicadosalacargaelctricayalaenergadeuncircuito elctrico, una referida a las intensidades de corriente y otra, a las diferencias de potencial: 1) En un nodo de un circuito, la suma de las corrientes que entran es igual a la suma de la corriente que salen: = ==NiSALIDAiNiENTRADAiI I1 1 2)Lasumadelasfemesigualalasumadelascadasdetensinencadaelemento del circuito. = = A =NiNii iV1 1cLABORATORIO N 07 LEYES DE KIRCHHOFF 5 III. MATERIALES. AmpermetroCables de conexin Fuente de voltajeResistencia Tablero de conexin Voltmetro EXPERIENCIA 0. V. PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 0. 1. Determinar valor y margen de errornominal de las resistencias, mediante el cdigo de colores. 2. Medir, usando el multimetro, el valor de las resistencias y anotar su resultado conelerrorasociado.Recuerdequetodoslosvaloresmedidosporlos instrumentos tienen un error asociado. EXPERIENCIA 1 (SERIE). IV. ESQUEMA EXPERIENCIA 1. V. PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 1. 1. Elegir valores de magnitudes parecidas para la resistencia.2. Armar circuito de esquema. 3. MedirconvoltmetrovalordediferenciadepotencialentrepuntosA-B(AV AB); B-C(AVBC) y AC(AVAC).4. MedirconampermetrolaintensidaddecorrienteenpuntosA(IA),B(IB)y D(ID). AB 6 VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 1. Anote cada uno de los datos registrados en la experiencia 1. VII.ANLISIS EXPERIENCIA 1. 1. Encontrar tericamente el valor de la intensidad de corriente y el valor de la cada de tensinen cada resistencia. 2. Comparar la medida de voltmetro con los valores tericos. 3. Qu relacin existe entre los valores AVAB, AVBC, AVAC? 4. Comparar la medida de ampermetro con los valores tericos. 5. Qu relacin existe entre los valores IA; IB; IC? EXPERIENCIA 2 (PARALELO). IV.ESQUEMA EXPERIENCIA 2. V.PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 2. 1. Armar circuito de esquema. 2. Medir con voltmetro la diferencia de potencial entre puntos A-B (AV AB), B-C (AVBC) yEF (AVEF)3. Medir intensidad de corriente en A(IA), C(IC),E(IE) VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 2. VII.ANLISIS EXPERIENCIA 2. 1. Comparar medida de voltmetro con los valores tericos. 2. Qu relacin existe entre los valores AVAB,AVBC,AVEF? 3. Da lo mismo si mide B, D y F? 4. Qu relacin existe entre los valores IA, IC, IE? 7 Nota:Experiencias(1)unoy(2)Dosnofueronconsideradasparalaclasede laboratorio. EXPERIENCIA 3. IV. ESQUEMA EXPERIENCIA 3. V.PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 3. 1. Arme el circuito del esquema. 2. Medirconampermetrolasintensidadesdecorrienteencadaramadel circuito.3. Medir con voltmetro la diferencia de potencial en cada resistencia. VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 3. R1= 50.7 VR1= 776mv I= 12.3 ma V1= 2v R2= 62.7 VR2= 208mv I1= 4.2 ma V2= 1v R3= 148 VR3= 1.24mv I2= 8.4 ma 8 VII.ANLISIS EXPERIENCIA 3 1. UsandolasLeyesdekirchhoffencuentreelvalordelasintensidadesde corrienteencadaramadelcircuitoylascadasdetensionesencada resistencia. (1) -50.7 * I -148 * I2= -2 I=

I1+I2=

I1 =

- I2 I1 =

- I2 I1 =

9 (2) -1 + 148 * I2 62.7 * I1= 0 =-1 +148 * I2 (

)=0 =-1 +148 * I2 ()=0 =-3.47 + 393.73 * I2 =0 I2=-8.81 ma Entonces: I1 =

I1 =4.9 ma Luego: I= I1+I2 I= 0.0081+0.0049 I= 13.71 ma 10 Por mallas: VR1 =

* 50.7 VR1 = 695 mv VR2 =

* 62.7 VR2 = 307 mv VR3 =

* 148 VR3 = 1.3 v 2. Comparar medida de ampermetro con las predichas tericamente. Valores (ma)Tericos Prcticos I13,7112,3 I14,94,2 I28,818,4 3. Analizar los resultados. R=Segnlosdatosanalizadosenlaexperienciasepuededeterminarqueen basealaleydekirchhoffestasecumpleensugranmayoraobteniendo valores prcticos muy cercanos a los tericos segn formula : I= I1+I2 I= 0.0081+0.0049 I= 13.71 ma 4. Comparar medida de voltmetro con las tericas. Tericos Prcticos VR1695 mv776 mv VR2307 mv208 mv VR31,3 v1,24 v 11 5. Discutir resultados. R=Secumplesinproblemasconkirchhhoffparaelanlisisdemallasyestn llegan a una diferencia potencial de 0 que es lo que especifica la ley de mallas, segn lo demuestran los resultados: M1=V1-VR1-VR3=0 M1=2 - 0.695 - 1.3 =0.005 M2=V2-VR3-VR2=0 M2= -1 + 1.3 - 0.307 = 0.007 VIII.CONCLUSIONES GENERALES. 1. De acuerdo a sus resultados, si tiene tres resistencia de distinto valor cmo se deberan conectar para que el valor de la resistencia equivalente sea de: a) Menor valor que cada una de ellas. R= Para que se cumpla lo solicitado, su conexin debe estar en Paralelo. b) Mayor valor que cada una de ellas R= Para que se cumpla lo solicitado, su conexin debe estar en Serie. 12 Experiencia 8 Campos Magnticos 13 EXPERIENCIA. I.OBJETIVOS. Caracterizarelcampomagnticodediferentesconfiguracionesdeimanes permanentes. Estudiar la naturaleza del campo magntico II. INTRODUCCIN. Enfsica,elmagnetismoesunfenmenoporelcuallosmaterialesejercen fuerzasdeatraccinorepulsinaotrosmateriales.Hayalgunosmateriales conocidos que han presentado propiedades magnticas detectables fcilmente comoelnquel,hierroysusaleacionesquecomnmentesellaman(imanes). Sin embargo,todos los materiales son influenciados, de mayor o menor forma, por la presencia de un campo magntico. Tambin tiene otras manifestaciones en fsica, particularmente como uno de los dos componentes de la onda electromagntica, como por ejemplo la luz. Cadaelectrnes,porsunaturaleza,unpequeoimn(momentodipolar magntico electrnico). Ordinariamente, innumerables electrones de un material sonorientadosaleatoriamenteendiferentesdirecciones,sindejarefecto promedio,peroenunimntodosseorientanenlamismadireccinproduciendo un efecto promedio cuantificable. LABORATORIO N 08 CAMPOS MAGNTICOS 14 MOMENTO DIPOLAR MAGNTICO ELECTRNICO SiporuncircuitoCcirculauna corrienteI,sedefineelmomento dipolar magntico como: En el caso que el circuito sea plano: DondeSeselreadelasuperficie plana cuyo borde es C. CAMPO MAGNTICO CREADO POR UN DIPOLO. Se define el potencial magntico dipolar generado por este circuito como: y el campo magntico dipolar ser: 15 LEY DE AMPERES. Unacorrienteelctricaproduceun campo magntico, siguiendo la Ley de Ampre. Si el medio es el vaco: CAMPO MAGNTICO PRODUCIDO POR UN SOLENOIDE. UnsolenoidederadioaylargoL, por el que circula la corriente I: 16 El campo magntico axial, segn el eje Z; es dado por: LNndondeI n BZ==:0 AtravsdelempleodeinstrumentosdemedicinelctricatalesVoltmetroAmpermetroyequiposcomofuentedepoderelestudiantecaracterizael campomagnticodediferentesdisposicionesdeimanespermanentesjunto con las variables de inters con sus respectivas unidades. III. MATERIALES. Ampermetro. Brjula. Cartulina. Fuente de poder. Imanes permanentes. Limaduras de hierro. Voltmetro. 17 EXPERIENCIA 1: CARACTERIZAR EL CAMPO MAGNTICO IV.ESQUEMA EXPERIENCIA 1. V. PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 1. 1. Colocar el imn en algn lugar de la sala. 2. Colocar la brjula en diferentes posiciones de la sala.3. Observar hacia dnde se orienta. 18 4. Colocar la brjula cerca del imn. 5. Encontrar y definir los polos del imn. 6. Colocar un imn de barra bajo el marco de cartulina.7. Esparcir limaduras de hierro sobre ste.8. Realizar un dibujo de lo observado. 9. Repetir el procedimiento con dos imanes para diferentes configuraciones. VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 1. VII.ANLISIS EXPERIENCIA 1. R=Alcolocarelimnendistintaspartesdelasalaycolocarlabrjulasobre estasecargahacialapartenorte.Alalejarlabrjulaestaseorientohaciala partesur.Deacuerdoalorealizadosepuedeobservarclaramentelaslneas decampomagnticoqueseproducenalrededordeunimn,siendoestas uniformes hacia el exterior. 19 EXPERIENCIA 2. ESTUDIAR LAS FUENTES DEL CAMPO MAGNTICO. IV.ESQUEMA EXPERIENCIA 2. BRJULA V.PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 2. 1. Colocar un papel con limaduras de hierro en las proximidades de la bobina.2. Variar gradualmente el potencial de la fuente de poder, registrando su valor y el de la corriente elctrica. FUENTE DE PODER AMPERIMETRO

BOBINA 20 VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 2. Traspasar valores obtenidos. N=600 Vueltas L=4 cm x Lado VII.ANLISIS EXPERIENCIA 2. 1. Explicar observacionesR=Enlamedidaqueaumentbamoselpotencialdelafuente,lacorriente tambin aumentaba su valor. 2.Qu ocurre con la brjula cuando vara el potencial de la fuente de poder? R= Si es en aumento el norte de la brjula se mantiene constante y firmemente en el sur magntico, generado por la bobina energizada. 3. Calcular el campo magntico, para cada valor de corriente elctrica, usando la ecuacin donde es la permeatividad magntica del vaco, N es el nmero de vueltas y I es la corriente elctrica.

600/0.04 = 15.000 B= * Nidonde es igual a 4 *

Al realizar la tabla de valores: (A)Tesla 0,21,25664E-06 0,42,51327E-07 Analizar las unidades de campo magntico.Tesla= Es la unidad de densidad de flujo magntico o induccin magntica del Sistema Internacional de Unidades. Gauss=EsunaunidaddecampomagnticodelSistemaCegesimalde Unidades. Un gauss se define como un maxwell por centmetro cuadrado. 21 EXPERIENCIA 3. CONDUCCIN DE CAMPO MAGNTICO POR NCLEO DE HIERRO IV.ESQUEMA EXPERIENCIA 3.

V. PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 3. 1. Construir esquema. 2. Mantener la barra A separada.3. Aproximarla lentamente hasta que se perciba que es atrada por el Ncleo B. VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 3. NCLEO BARRA A BOBINA FUENTE DE PODER 22 VII.ANLISIS EXPERIENCIA 3. Explicar observaciones. R=Enestaexperienciaaplicamoslafuerzadecampomagnticoalaplicarle potencial a la bobina. Debido a esto nos fue imposible separar las barras, una vez que esta quedo energizada. V. ANLISIS GENERAL. 1. Segn observaciones obtenidas, Depende el sentido del campo magntico del sentido de circulacin de la corriente? R= Afirmativo, el campo magntico es dependiente del sentido de la corriente. 2. Determinar direccin y sentido del campo magntico terrestre. R= Las lneas de campo magntico terrestre salen del polo Sur hacia el Polo Norte. En otras palabras los polos geogrficos terrestres estn invertidos. 3. Dibujar las lneas de campo. 23 4. Qudiferenciaexisteentreunelectroimndencleodehierroyunocon ncleo de aire? R=Siaunelectroimnseleagregaunncleometlicolaslneasdefuerza magnticaseintensificanhaciendosuNorteySurmsintensosymas marcados al verlos mediante el uso de la brjula. VIII.CONCLUSIONES GENERALES. Enuncielasprincipalescaractersticasdelmagnetismo,Culeslapropiedadfsicaque provoca campo magntico? R=Todoslosimanestienenunapolaridadensusextremosquerecibenel nombre de Norte y Sur respectivamente. El extremo norte de un imn se puede determinarmediantelautilizacindeunabrjula.Estosedebeaquelatierra tieneuncampomagnticoquetieneunarotacindelmismomodoquelos electrones.Losimanespresentanatraccinyrepulsindelmismomodoquelascargas, donde sus polos opuestos se atraen y sus semejantes se repelen. Lasfuerzasmagnticassonproducidasporelmovimientodepartculas cargadas, como por ejemplo electrones, lo que indica la estrecha relacin entre la electricidad y el magnetismo. 24 Experiencia 9 Efecto Faraday 25 EXPERIENCIA. I.OBJETIVO. Estudiar efecto de Faraday y sus aplicaciones ms importantes. II. INTRODUCCIN. EFECTOR FARADAY. Consisteenlageneracindeuna diferenciadepotencial:unafuerza electromotriz(fem)inducidac provocadaporlavariacindelflujo magntico|B.Elflujo|Besla cantidaddelneasdecampo magnticoBquecruzanunacierta superficie S. Se expresamatemticamente de la siguiente forma integral y diferencial: La ley de Faraday se expresa matemticamente en la forma: dtdB|c = LABORATORIO N 09 EFECTO FARADAY tBEds u Bdtdl d Emagnetico campo de f lujo ds u BSNLSNBcc = V- = -= - =} }} | 26 TRANSFORMADOR. Dispositivo que permite transformar un voltaje sin perder potencia. Consiste de dosbobinasmontadasenunncleodehierro:unabobinadeN1vuelta, llamada primario, en donde se aplica el voltaje de entrada V1 y otra bobina de N2 vueltas llamada secundario en donde se detecta el voltaje de salida V2. EXPERIMENTO DE FARADAY

Se puede demostrar que los voltajes yelnmerodevueltasestn relacionados de la siguiente forma:

2121NNVV=

III. MATERIALES. Barra de hierro Cables de conexin Juego de bobinas Voltmetro IV. ESQUEMA. 27 EXPERIENCIA 1. FARADAY. V.PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 1. 1. Introducir y sacar lentamente el imn del interior de la bobina. 2. Repetir lo anterior, pero hacindolo ms rpidamente. 3. Cambiar la bobina por una de menor nmero de vueltas.4. Se dispone de dos imanes distintos, introducirlos en la bobina.

VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 1. Describir detalladamente experiencia. R=Alintroducirlentamenteelimndentrodelabobinaestogenerabauna energaqueeraregistradaporelvoltmetro.Alhacerlomuchomsrpidola energa aumentaba. Al realizarlo en una bobina de menos vueltas la cantidad de energa que media el voltmetro era mucho menor. 28 VII.ANLISIS EXPERIENCIA 1. 1. Se detecta cambio en voltmetro al introducir y sacar el imn de la bobina? R=La energa disminua y aumentaba al realizar esta operacin. 2. Se percibe algn cambio en el voltmetro al hacerlo ms rpido? R=Lacantidaddeenergaquemarcabaelvoltmetroeramuchomayoral hacerlo ms rpido.3. Cmo depende la fem inducida de la rapidez con que se mueve el imn? R=Dependedirectamentedelavelocidaddelmovimiento,yaquelaenerga que se genera es mucho mayor al moverse mas rpido. 4. Cmo se ve afectada la fem inducida al cambiar la bobina? R= Al cambiar la bobina por una de menos vueltas la cantidad de energa de la fem disminuye en forma proporcional al nmero de vueltas. 5. Cmo se ve afectada la fem inducida al introducir dos imanes distintos? R=Noseveningnresultadofueradelonormal.Lacantidaddeenerga depende de la velocidad del movimiento con que se ingresan los imanes en la bobina. 29 EXPERIENCIA 2. TRANSFORMADOR. IV.ESQUEMA EXPERIENCIA 2. V. PROCEDIMIENTO EXPERIENCIA 2. 1. Armar un transformador elevador.2. Conectar el primario a una fuente de voltaje alterno variable. 3. Medir voltaje y corriente en el primario: V1eI1y en el secundario V2 eI2. 4. Construir un transformador reductor. VI.REGISTRO DE VALORES EXPERIENCIA 2. Anotar valores de voltaje. Elevador Intentos Voltaje Primario Voltaje Secundario 14395 253116 359129 482175 5152324 6246525 Reductor Intentos Voltaje Primario Voltaje Secundario 195189 2107212 3120234 4132260 5150294 6174343 30 VII.ANLISIS EXPERIENCIA 2. 1. GraficarV1 versus V2. 2. Comprobar que la pendiente del grfico corresponde al cuociente del nmero de vueltas.

3. Explicar observaciones sobre transformador reductor. R=El transformador reductor sirve para bajar el voltaje de las bobinas que estbamos ocupando. La cantidad de voltaje se divide a la mitad. 31 4.Determinar relacin funcional entre voltaje de entrada y salida del trasformador. R=EltransformadortieneNpespirasdealambresobresuladoprimarioyNs espiras de alambre en su lado secundario. La relacin entre el voltaje primario Vp y el voltaje secundario es:

5. Escribir la ecuacin con los valores respectivos de las constantes obtenidas R=

*0.5 6. Qu significadofsico tienen los valores de las constantes obtenidas de la relacin funcional? R= Una constante es la pendiente que es el cuociente del numero de vueltas y la otra constante significa que el voltaje de entrada multiplicado por el cuociente delasvueltas,tienequesermayorquedichaconstanteparapodertenerun voltajedesalida,delocontrariosiesmenoroigualesamultiplicacin,no existira voltaje de salida. 7. Qu importancia tiene el ncleo del transformador? R=Elncleodeltransformadoresdondevanbobinadoslosalambres, esenelncleodondeseproducelaconduccinelctricapormediodel acoplamiento magntico. 8. Por qu se alimenta con una fuente alterna la bobina de entrada? R= La bobina primaria recibe una tensin alterna que har circular por ella una corrientealterna.Estacorrienteinducirunflujomagnticoenelncleode hierro.Comoelbobinadosecundarioestaarrolladosobreelmismoncleode hierro,elflujomagnticocircularaatravsdelasespiras.Alhaberunflujo magntico que atraviesa las espiras del secundario se generara por el alambre delsecundariounatensin.Enresumenlabobinanecesitaseralimentada elctricamenteparaquepuedaproducirelefectoelectromagnticoyaquepor s sola no genera electricidad 32 VIII.CONCLUSIONES. Expliquelosfenmenosrealizadosutilizandolaleydefaraday,expliqueel desarrollo de los motores elctricos bajo el amparo de esta ley. Segnloestudiadoyvistoenlosexperimentosrealizadosanteriormente PodemosafirmarquelaleydeFaradaynosecumplesolotericamente,sino que prcticamente. Los elementos adquieren las propiedades de los imanes al inducirleselectricidadLarelacinentreV1(voltajeprimario)yV2(voltaje secundario) es directamente proporcional. Conclusin sacada del grfico Con la observacin y el anlisis de los fenmenos electromagnticos desarrollados en estaexperienciasepudocomprobar engeneralqueloscampos magnticosy lacorrienteelctricapuedendarseunorigenelunoalotro,esdecir,las corrienteselctricaspuedendarorigenacamposmagnticosystospueden dar origen a corrientes elctricas. Larelacinentreelnmerodevueltasoespirasdelprimarioylasdel secundarioselellamarelacindevueltasdeltransformadororelacinde transformacin.Larazndetransformacindelvoltajeentreelbobinado primario y el secundario depende de los nmeros de vueltas (espira) que tenga cada uno. Si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de tensin. El motor elctrico es un dispositivo simple en principio, convierte energa elctricaenenergamecnica.Esosepuedeexplicaratravsdelaleyde Faraday, ya que al provocar induccin electromagntica permite el movimiento circulardeunrotordentrodeunmotor.Elfuncionamientodeunmotor,en general, se basa en las propiedades electromagnticas de la corriente elctrica ylaposibilidaddecrear,apartirdeellas,unasdeterminadasfuerzasde atraccinyrepulsinencargadasdeactuarsobreunejeygenerarun movimiento de rotacin. 33 Experiencia 10 Circuitos Alternos Puros 34 EXPERIENCIA. I.OBJETIVOS. Estudiar el comportamiento de los circuitos con corriente alterna.Estudiarlosdesfasesentretensineintensidadeneldominiodela frecuencia, de los diferentes elementos de un circuito. II. INTRODUCCIN. Encorriente alterna,latensineintensidadson fasores.En una resistenciala intensidad y la cada de tensin U, estn en fase. En un condensador,la intensidad est adelantada respecto a la tensin, U, en un ngulo de 90. Enunabobinalaintensidadestaretrasadaconrespectoalatensin,U,un ngulo de 90. Enunaimpedanciaeldesfaseentreintensidadytensinvendrdadoporla relacin entre la resistencia y la reactancia de la impedancia. Fasmetro:Aparatodemedidaqueseutilizaparmedirladiferenciadefase entre tensin e intensidad.LABORATORIO N 10 CIRCUITOS ALTERNOS PUROS 35 III. MATERIALES . Ampermetro.Bobinas.Condensadores. Fuente de alimentacin alterna. Osciloscopio. Resistencias. Voltmetro. IV.ESQUEMA. Circuito resistivo puro Circuito capacitivo puro Circuito inductivo puro 36 V.PROCEDIMIENTO. VI.TABLA DE VALORES. Con los datos obtenidos en los tres casos, crear una tabla. 1. En el caso de circuito resistivo puro, medir a lo menos 10 valores detensin, intensidad y frecuencia. Frec. Angular (W)Corriente (i) 210,58 230,62 250,68 270,72 290,75 310,8 330,83 2. Enelcasodecircuitocapacitivopuro,mediralomenos10valoresde tensin, intensidad, frecuencia y reactancia capacitiva X C.Frec. Angular (W)voltaje (V) Corriente (i) 211,023121,5 231,013120 251,02119 270,97118,6 290,984117,8 310,978117 330,966116,3 3. En el caso de circuito inductivo puro, medir a lo menos 10 valores de tensin, intensidad, frecuencia y reactancia inductiva XL.Frec. Angular (W)Corriente (i) 2129,4 2331 2534,2 2736,1 2938,2 3140,2 3343,4 37 VI. ANLISIS.1.Para qu sirven los complejos en el estudio de circuitos de corriente alterna? R=Enlacorrientealternalaoposicinalpasodelacorrienteelctricatienedos componentes, una real y otra imaginaria. Dicha oposicin ya no se llama resistencia, sinoimpedancia.Laimpedanciaseexpresamedianteunnumerocomplejo,por ejemplolaformaR+JX,siendoRlaparterealdelnumerocomplejoyXsuparte imaginaria.2.Justificarelpasodefuncionesintegro-diferencialesenloscircuitoscon fuentes de tipo senoidal a ecuaciones algebraicas, indicando claramente las condiciones necesarias para el cambio.R= Actividad no se pudo realizar. 3.Realizaruncuadroresumendelosdesfasestensin-intensidadparalos distintos elementos de un circuito.

4.En el caso de circuito resistivo puro Qu ocurre con el desfase? R= No se producen desfases. 38 5.Enelcasodecircuitocapacitivopuro,Qusucedeconeldesfase? Considerar que: IVXCXC C= =e1 R=Existeundesfaseentrelatensinylacorriente,enestetipodecircuitos , pues la corriente adelanta la tensin en 90 grados. 6.Enelcasodecircuitoinductivopuro,Quocurreconeldesfase? Considerar que: IVX L XL L= = eR=Loscircuitosinductivospurosestnformadosnicamenteporrectancia inductiva.Porellolatensinsobreelinductorseencuentraadelantadaen90 grados sobre la corriente. 7.Graficar en los tres casos: Reactancia (eje vertical) y Frecuencia (eje horizontal). y = 0.0211x + 0.1425 00.10.20.30.40.50.60.70.80.90 10 20 30 40Circuito Resistivo Puro Corriente (i)Linear (Corriente (i)) 39 8.Rectificar, cuando sea necesario. y = -0.4071x + 129.59 1151161171181191201211220 10 20 30 40Circuito Capacitivo Puro Corriente (i)Linear (Corriente (i))y = 1.15x + 5.0214 051015202530354045500 10 20 30 40Circuito Inductivo Puro Corriente (i)Linear (Corriente (i)) 40 9.Obtener las pendientes.Circuito Resistivo Puro: y = 0,0211x + 0,1425Circuito Capacitivo Puro: y = -0,4071x + 129,59Circuito Inductivo Puro: y = 1,15x + 5,021410.Interpretar sus resultados.R=Lastrespendientessonmuydiferentesentres,inclusiveexisteuna negativa en el capacitivo puro, lo cual nos indica una diferencia en el flujo de la corriente aun teniendo la misma frecuencia. 11.Analizar esta frase: En corriente alterna, intensidad y tensinen los diferentes elementos de los circuitos no son magnitudes escalares sino fasoriales. El desfase, con la representacin de las funciones de onda, se calcula: = 360 t/T Donde T es el periodo de oscilacin de la seal sinusoidal. R=Significaquelosanlisissedebenhacerenvectoresyaquelafuncin girara con una velocidad angular W. 41 VIII. CONCLUSIONES. Enunciar diferencias entrecircuitos continuos y alternos, explicar que es el desfase de la seal y mostrarlos en el caso de circuitos capacitivos y inductivos. R=Unaresistenciarealmuestrauncomportamientodiferentedelquese observaraenunaresistenciaidealsilaintensidadquelaatraviesanoes continua. En el caso de que la seal aplicada sea senoidal, corriente alterna (CA), a bajas frecuenciasseobservaqueunaresistenciarealsecomportardeformamuy similar a como lo hara en CC, siendo despreciables las diferencias. Una resistencia real en corriente continua (CC) se comporta prcticamente de la misma formaquesi fueraideal,esto es,transformandolaenergaelctrica en calor por efecto Joule. La ley de Ohm para corriente continua establece que: donde R es la resistencia en ohmios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es la intensidad de corriente en amperios. Unaresistenciaidealesunelementopasivoquedisipaenergaenformade calor segn la ley de Joule. Tambin establece una relacin de proporcionalidad entrela intensidad de corriente que la atraviesa y la tensin medible entresus extremos, relacin conocida como ley de Ohm: Dondei(t) es la corriente elctrica que atraviesa la resistencia de valor R y u(t) esladiferenciadepotencialqueseorigina.Engeneral,unaresistenciareal podrtenerdiferentecomportamientoenfuncindeltipodecorrienteque circule por ella. 42 Experiencia 11Circuitos RCL Serie 43 EXPERIENCIA. I.OBJETIVO. Comprobarlarelacinentreelvalorexperimentalytericodelafrecuencia deresonanciaparalacorrienteenuncircuitodecorrientealterna condensador,resistenciaeinductancia,atravsdelempleodeequipose instrumentos elctricos. II. INTRODUCCIN. Un circuito RLC serie tpico es dado en la figura: Diagrama del circuito La relacin fasorial entre los voltajes en la inductancia VL, la resistencia VR y la capacitanciaVC es dada por: La equivalencia en voltaje resultante es: LABORATORIO N 11 CIRCUITOS RCL SERIE 44 donde: f t e 2 = La impedancia es: La relacin corriente inicial, impedancia y voltaje es: V0=I0Z. El ngulo de fase: ||||.|

\|=RCLee|1tan1 La frecuencia de resonancia terica es: LCf121t= III.MATERIALES. 1 Bobina. Cables para conexin Condensador.Generador de ondas Multitester Osciloscopio Resistencia IV. ESQUEMA. V.PROCEDIMIENTO. 1. Construir el circuito de la figura N1. 2. Calcular el valor de la frecuencia de resonancia terica3. Medirenelentornodelafrecuenciaderesonanciaterica,esdecir10 valores bajo ella y 10 valores sobre ella las distintas corrientes. 2 VI. TABLA DE VALORES. Crear tabla de valores con los datos obtenidos. FrecuenciaCorriente (i) 2532,7 5354,4 6158 9366,3 13069,7 15573,1 20672,7 25073,1 30074,3 41073,6 53672,2 66570,2 74668,8 82567,3 92365,4 112561,3 125158,8 136156,7 VII. ANLISIS. 1. Graficar Corriente elctrica (eje vertical) versusFrecuencia (eje horizontal). 010203040506070800 500 1000 1500Frecuencia Vs Corriente Corriente (i) 3 2. Explicar cmo reacciona el condensador, la resistencia y la inductancia al generador de onda. R= No realizado en el laboratorio. 2. Explicar el fenmeno ocurrido. R= Al registrar los valores bajo la frecuencia de resonancia terica se observa que el voltaje de resistencia baja, el voltaje del condensador aumenta, el voltaje delabobinadisminuye,tambinlacorrienteesafectadaydesciende gradualmente. 3. Qufuentesdeerrorsondeterminantesenlasdiscrepanciasentrelos valores experimentales y tericos? Justificar su respuesta. R=Lasfuentesdeerroresseencuentranenlosinstrumentosdemedida,ya quesucalibracindejabastantequedesear.Ademselerrorenlatomade muestras de las personas que las realizan. Corriente terica = 9.6 ma Corriente Practica = 10 ma 1006 . 910 6 . 9%= c % 16 . 4 %= c Elporcentajedeerroresmenoral5%porlocualestdentrodeloque corresponde a la teora del error. 4

VIII. CONCLUSIONES. Compararlafrecuenciaderesonanciacalculadaconlosvaloresde capacidadyinductanciaycompararloconelvalorquedaelpeakdelgrfico corriente v/s frecuencia, hacer una analoga del circuito RLC con sintonizar una emisora en una radio de uso cotidiano. R=LoscircuitosRCLsonaquellosquecontienenunabobina(inductor)que tieneautoinductancia,estoquieredecirqueevitacambiosinstantneosenla corriente.Siempresedesprecialaautoinductanciaenelrestodelcircuito puesto que se considera mucho menor a la del inductor. Cuandouncondensadorseconectaauninductor,tantolacorrientecomola cargadenelcondensadoroscila.Cuandoexisteunaresistencia,hayuna disipacin de energa en el sistema porque una cuanta se convierte en calor en la resistencia, por lo tanto las oscilaciones son amortiguadas. Por el momento, seignorarlaresistencia.UncircuitoRLCesaquelquetienecomo componentesunaresistencia,uncondensadoryuninductorconectadosen serie. La combinacin particular de elementos ideales es un modelo adecuado paravariaspartesdecomunicacin,porejemplo,representaunaparte importante de algunos de los amplificadores electrnicos que se encuentran en cualquierreceptorderadio,haciendoposiblequeunagranamplificacinde tensindentrodeunagranbandaestrechadefrecuenciasdelasealyuna amplificacin casi cero fuera de la banda. En consecuencia basta decir que la compresindelcomportamientonaturaldelcircuitoRCLenparaleloesde fundamental importancia para estudios de redes de comunicacin y diseo de filtros.Siunabobinafsicaseconectaenparaleloconuncondensadoryla bobinatieneasociadaconellaalaresistenciahmicanonula,puede mostrarsequelaredresultantetieneunmodelodecircuitoequivalente,tal como se muestra en la figura. Lasprdidasdeenergaenlabobinafsicasetieneencuentamediantela presencia de la resistencia ideal, cuyo valor R depende de (pero, no es igual a) la resistencia hmica de la bobina.