UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad Nacional Mayor De San MarcosDecana de Amrica

Capacitancia e inductancia en circuitos de corriente alternaOBJETIVOS:El objetivo fundamental en este experimento es el estudio de la corriente alterna en un circuito RC y RL.Fundamento teorico:En electrnica y electrotecnia, se denomina reactancia a la oposicin ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores, se mide en Ohmios y su smbolo es . Junto a la resistencia elctrica determinan la impedancia total de un componente o circuito, de tal forma que la reactancia (X) es la parte imaginaria de la impedancia (Z) y la resistencia (R) es la parte real, segn la igualdad:

CONDENSADOR CON TENSIN ALTERNA SINUSOIDAL

Reactancia de un condensador

El condensador posee, en lugar de una resistencia efectiva una reactancia Xc (capacitiva) que viene dada por los cocientes resultantes del valor eficaz de tensin U y el valor eficaz de corriente I:

De igual manera que lo que ocurre con la resistencia efectiva, la unidad que expresa la reactancia es el ohmio.

Como se insinu anteriormente, un condensador conduce corriente alterna, y lo hace de mejor manera mientras mayor sea su frecuencia y mayor la capacidad del condensador menor es la amplitud, a continuacin se expone la frmula de la reactancia capacitiva:

Si se realiza el montaje de un divisor de tensin empleando una resistencia R y un condensador C, el circuito presentara tambin un comportamiento dependiente de la frecuencia. Si la frecuencia aumenta, la resistencia del condensador disminuye. En consecuencia, la tensin Uc(f) disminuye cuando la frecuencia aumenta.

Ajustes del osciloscopio:Canal A: 5v/divCanal B: 500 mv/ divBase de tiempo: 2ms/divModo de operacin: x/t ,ACTrigger: calan A / flanco ascendente / SINGLE /Pre-trigger 25%Arrastre el oscilograma obtenido hacia la siguiente ventana:Qu puede observar con relacin al desfase existente entre la corriente y la tensin?, explique detalladamentea) No existe ningn desfaseb) La corriente adelanta a la tensin en 90c) La corriente adelanta a la tensin en 45 d) La corriente sigue a la tensin en 90 e) La corriente sigue a la tensin en 45Aumente ahora a frecuencia del generador de funciones a 1khz y adecue el barrido de exploracin y la sensibilidad del osciloscopio de manera que pueda obtener una representacin aprovechable de las seales. Arrastre el oscilograma obtenido hacia la siguiente ventana.Qu relacin puede reconocer entre la frecuencia y el valor de cresta de la intensidad de corriente?a) La intensidad de corriente no depende de la frecuenciab) La intensidad de corriente desciende si la frecuencia aumentac) La intensidad de corriente se incrementa si la frecuencia aumentaDeterminacin de la capacidad mediante mediciones de tensin:para una frecuencia cualquiera, se mide la amplitud de la tensin de entrada y de la tensin en el condensador. Luego , si se conoce e valor de la resistencia conectada a la entrada del circuito, se puede calcular el valor de la capacidad del condensador mediante:

la capacidad del condensador tambin se puede determinar mediante el desplazamiento de fases: ( ngulo en grados) ( ngulo en radianes)t representa la distancia en el eje de tiempo, entre los puntos de cruce por cero de las dos curvas de tensin alterna.

*hallando la capacidad del condensador:

BOBINA CON TENSIN ALTERNA SINUSOIDALLas inductancias se confeccionan arrollando un conductor de modo que una espira siga a la otra. En general, se cumple que la inductividad aumenta cuando se aumenta el nmero de espiras de la bobina.Es valido lo siguiente:

: permeabilidad magntica en el vacor: permeabilidad magntica relativan: nmero de espirasl: longitud de la boninaA: seccin transversal de la bobina

Para aumentar el valor de la inductancia se requiere aumentar la cantidad de alambre.

En general se cumple la siguiente regla:

Mientras ms grande sea el valor de la inductancia de una bobina, mayor ser el de su resistencia hmica.

Determinacin De Inductancia De Una Bobina En Divisor De Tensin RlUna bobina es un componente que depende de la frecuencia. Bajo el efecto de la corriente continua, una inductancia presenta solo su componente de resistencia hmica. Cuando la frecuencia aumenta, la bobina presenta una resistencia que tambin aumenta.La impedancia de la inductancia se obtiene mediante la siguiente formula:

Si se aplica corriente continua al circuito, la impedancia de la inductancia es nula, de modo que se tendr un divisor de tensin puramente resistivo con R y Rs (componente resistiva de L). sin embargo, a medida que se aumenta la frecuencia, la inductancia tendr cada vez un valor de resistencia mayor, e consecuencia, la tensin Ul(f) aumenta tambin cuando la frecuencia aumenta.La inductividad tambin se puede determinar mediante el desplazamiento de fases:La frecuencia debe ser lo suficientemente grande de modo que se pueda despreciar la componente de resistencia hmica. (ngulo en grados) (ngulo en radianes)t representa la distancia en el eje del tiempo, entre dos puntos de cruce, de sendas curvas de tensin alterna.EXPERIMENTOEn el experimento siguiente debe determinar el valor de la inductancia de un componente RL sobre la base de un desfase entre la tensin de la bobina y la tensin de alimentacin.Monte el siguiente arreglo experimental: transfiera todo el circuito realizado para condensadores a la parte de la tarjeta que contiene la bobina y haga los ajustes.Abra el instrumento virtual generado r de funciones a travs de la opcin de men instrumentos | fuentes de tensin|. Encienda el instrumento.Amplitud= 70% con 1:1 Frecuencia = 1 HzModo de operacin sinusoidal (SINE) Power = OnAbra el osciloscopio del men instrumentos y realice los ajustes correspondientes. Canal A: 2v/div, AC Canal B: 2v/div, AC Time base: 20 ms/div Trigger: off Mode: x/t, AC

Registre con el osciloscopio y transfiera el oscilograma a la casilla adjunta. Introduzca tambin los ajustes del osciloscopio en las casillas previstas para ello.Determine el desfase mediante el valor de t y, a partir de ello, calcule el valor de la inductancia empleando la siguiente formula:T=100 ms

T=8*

f= Hz

CUESTIONARIO1. Qu ocurre con la tensin del condensador?

Al conectar una CA senoidal v (t) a un condensador circular una corriente i (t), tambin senoidal, que lo cargar, originando en sus bornes una cada de tensin, -vc (t), cuyovalor absolutopuede demostrase que es igual al de v (t). Al decir que por el condensador circula una corriente, se debe puntualizar que, en realidad, dicha corriente nunca atraviesa sudielctrico. Lo que sucede es que el condensador se carga y descarga al ritmo de la frecuencia de v (t), por lo que la corriente circula externamente entre sus armaduras.

*Esto a su vez origina que La tensin del condensador disminuye cuando la intensidad aumenta.

2. Qu se puede observar en comparacin con medicin continua?Se observ que en la corriente alterna (CA o AC), los electrones no se desplazan de un polo a otro, sino que a partir de su posicinfija en el cable (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (nmero de oscilaciones por segundo) a diferencia que la corriente continua (CC o DC)se genera a partir de un flujo continuo de electrones (cargas negativas) siempre en el mismo sentido,el cual esdesde el polo negativo de lafuente al polo positivo. Al desplazarse en este sentido los electrones, los huecos o ausencias de electrones(cargas positivas)lo hacen en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo.La corriente continua se caracteriza por su tensin, porque, al tener un flujo de electrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo de sta (de signo continuo), y en la grfica V-t (tensin tiempo) se representa como una lnea recta de valor V.CORRIENTE CONTINUAEj: Corriente de +1v

CORRIENTE ALTERNAEj: Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud, frecuencia 476'2 Hz (oscil/seg)

3. Cmo se crea la corriente alterna?La corriente alterna es el tipo de corriente elctrica que no siempre fluye en la misma direccin, sino que alterna y fluye primero hacia una direccin y luego se invierte y fluye hacia la otra. A este tipo de corriente se le llama corriente alterna o c-a.La corriente alternada puede ser generada por generadores de corriente alternada que consisten en el principio de un campo magntico fijo y bobinas que concatenadas convenientemente cortan lneas de fuerzas de ese campo magntico, como el movimiento es circular, el corte de esas lneas vara en forma senoidal, teniendo por expresin la generacin de corriente alternada, una componente sinusoidal.

4. Qu es la corriente monofsica y trifsica?CORRIENTE MONOFSICA:Corriente elctrica alterna en la cual existe una sola tensin variable, capaz de ser transmitida mediante 2 conductores. Representa la forma en que generalmente es distribuida la energa elctrica para uso domstico y es la corriente producida por las magnetos. El uso de la distribucin de la corriente monofsica (generalmente domstico) en el que la electricidad "viaja" por un slo conductor o cable hasta el punto de alimentacin (enchufe). Es de uso generalmente domstico porque esa lnea o fase no da un ancho de voltaje muy poderoso, de 230v 10%, (rango en el que entra la espaola de 220v .CORRIENTE TRIFSICA:La tensin trifsica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas, acopladas, (se producen simultneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120 entre si (o sea un tercio del Periodo).Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por convencin las fases se denominan R , S, T, y N para el conductor neutro si existe.

Sistema de tres tensiones trifsicasLas corrientes alternas trifsicas son muy usadas en la industria. Tiene grandes ventajas frente a las corrientes continuas para el transporte de la energa. Es mas fcil elevar la tensin con transformadores para el transporte en lneas de larga distancia con fin de reducir las perdidas por efecto Joule. Otra ventaja reside en un mejor uso de la potencia en motores de alterna frente a una alimentacin monofsica.

5. Determine el valor de la reactancia capacitivaEcuacin de la reactancia capactiva:

Datos:f= 13

En la ecuacin:

6. Determine el valor de la reactancia inductiva

Datos:f= L=3.2747 x En la ecuacin: 3.2747 x

7. Determine el valor de la impedancia para el circuito RC y RL8. Qu utilidad tiene un circuito RC y RL?

Circuito RCLos circuitos RC pueden usarse para filtrar una seal, al bloquear ciertas frecuencias y dejar pasar otras. Los filtros RC ms comunes son elfiltro paso alto,filtro paso bajo,filtro paso banda, y elfiltro elimina banda. Entre las caractersticas de los circuitos RC est la propiedad de ser sistemas lineales e invariantes en el tiempo; reciben el nombre de filtros debido a que son capaces de filtrar seales elctricas de acuerdo a su frecuencia.Este mismo circuito tiene adems una utilidad de regulacin de tensin, y en tal caso se encuentran configuraciones en paralelo de ambos, la resistencia y el condensador, o alternativamente, como limitador de subidas y bajas bruscas de tensin con una configuracin de ambos componentes en serie.Circuito RLRealmente los circuitos RL no son muy utilizados porque es fsicamente mas sencillo variar la capacidad de un condensador que la inductancia de una bobina, el henrio es una unidad difcil de manipular mientras que el capacitor (Faradio) solo con cambiar la distancia entre las placas ya se varia su capacidad

Sugerencias y conclusionesUNMSMPgina 9