Informe de Laboratorio Analisis de Circuitos AC .

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UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD LABORATORIO DE CIRCUITOS AC

INGENERIA DE TELECOMUNICACIONES

Cristian Contreras Junco e-mail: ikhristian@hotmail.com

Samir cañaveral Castro e-mail: scaveral@hotmail.com

RESUMEN: La presente consideración tiene

como fin evidenciar las condiciones generales para la entrega de informes de laboratorio de circuitos AC. De igual forma verificar mediante experimentos prácticos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie esta dada por la formula Z=√R²+X²L. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase. Se realiza la comprobación mediante la ayuda de los instrumentos de medición como el generador de funciones, osciloscopio, fuente de voltaje y multímetro.

PALABRAS CLAVE: Reporte, verificación, impedancia, resistencia, reactancia capacitiva, ángulo de fase. 1. OBJETIVOS 1. Verificar la impedancia de un circuito RC y de un circuito RL. 2. Analizar las relaciones entre impedancia, resistencia, capacitancia, reactancia capacitiva y ángulo de fase en un circuito RC. 3. Analizar las relaciones entre impedancia, resistencia, capacitancia, reactancia capacitiva y ángulo de fase en un circuito RL. 2. INTRODUCCION

La impedancia (Z) es la oposición al paso de la corriente alterna. A diferencia de las resistencias, la impedancia se incluye los efectos de acumulación y eliminación de carga (capacitancia) y/o inducción magnética (inductancia). Este efecto es apreciable al analizar la señal eléctrica implicada en el tiempo. Es una magnitud que establece la relación entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varia en el tiempo, en cuyo caso, esta, el voltaje y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico.

Resistor: Componente electrico diseñado para

introducir una resistencia electrica determinada entredos puntos de un circuito. En el propio argot electrico y electronico, son conocidos simplemente como

resistencias. Es un material formado por carbon y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente maxima en un resistor viene condicionada por la maxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciometros.

Reactancia: Es la oposición ofrecia alpaso de la

corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores y se mide en Ohmios. Junto a la resistencia eléctrica 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, según la igualdad:

Z = R + jK

Reactancia Inductiva: la reactancia inductiva (XL)

es la capacidad que tiene un inductor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna. Su expresión matemática es:

XL = 2 π f L Donde: XL = reactancia inductiva expresada en ohms (Ω). f = frecuencia de la corriente alterna medida en ciclos/seg. = hertz (Hz). L = inductancia expresada en Henry (H).

Angulo de Fase: Es el ángulo de inicio de la curva indicada. La curva está dada como una función que varía o desplaza la misma respecto del eje x o del eje y , y está dada por una fórmula y=A. func (sen, cos, tg etc).(Bx+C) ,el ángulo fase lo calculas igualando a 0 el paréntesis y despejando x.

3. MATERIAL EMPLEADO Un generador de funciones Un osciloscopio de doble trazo Un multímetro Un medidor LRC 2 Resistores de 1K 1 Resistor de 3.3 1 Capacitor de 0.1 Protoboard

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4. CALCULOS TEORICOS 4.1. PRACTICA NO 1

Tabla 1. Verificación de la formula de impedancia para un circuito RL Valor del Inductor

mH Ven Vp-p

Voltaje en el Resistor

Voltaje en el Inductor

Corriente Calculada

Reactancia Inductiva (calculada)

Impedancia del circuito (calculada) . ley de Ohm

Impedancia del circuito (calculada)

Normal

Medio

47 49 4,96Ø

4,320 2,120V

1,35mA 1570Ω 3674Ω 3464Ω

100 100 4,964 3,600 3,44Ø 1,125mA

3057Ω 4409Ω 4425Ω

Tabla 2. Determinación del ángulo de base y la impedancia

Valor del Inductor mH Reactancia

Inductica (de la Tabla 1) Ω

tan𝜃 =Xt/R

Angulo de fase 𝜃grados

Impedancia Normal Medio

47 49 1570 Ω 0,490 26,10° 3563Ω 100 100 3057 Ω 0,955 43,68° 4424Ω

Se analiza con resistencia de 3200Ω 4.1.1. Para bobina de 49mH:

I R =VRR (mA)

IR =4,320VP−P

3,2KΩ =1,35mAP−P

X1 =V1I1(Ω)

X1 =2,120VP−P

1,35mAP−P=1,570Ω

ZT Calculada por la ley de ohm:

Ω==

=

−

− 674,335,1960,4

PP

PPT

T

TT

mAVZ

IVZ

Z Calculada por la formula :

Z = R2 + X 21

Z = 32002Ω +15702Ω

Z = 12.704.900ΩZ = 3.564Ω

tanθ = X1 R

tanθ =1.570Ω 3.200Ω = 0, 490

θ = tan−1 X1 Rθ = tan−1 0, 490θ = 26,10ο

Impedancia:

Z = RCosθ

Z = 3.200Ω Cos26,10ο

Z = 3.563Ω

Grafica de Resultados 6.1.1

4.1.2. Para bobina de 100mH:

I R =VRR (mA)

IR =3,600VP−P

3,2KΩ =1,125mAP−P

X1 =V1I1(Ω)

X1 =3, 440VP−P

1,125mAP−P= 3,057Ω

ZT Calculada por la ley de ohm:

1.570Ω

Resistencia (R)

Reactancia (X1)

Z=3.563 Ω

θ = 26,10ο

Informe de Laboratorio Analisis de Circuitos AC .

3

Ω==

=

−

− 408,4125,1960,4

PP

PPT

T

TT

mAVZ

IVZ

Z Calculada por la formula :

οθ

θ

θ

θ

θ

68,43955,0tan

tan

955,0200.3057.3tan

tan

425.4244.585.19

30573200

1

11

1

22

122

=

=

=

==

=

=

=

+=

+=

−

−

Ω

Ω

Ω

Ω

ΩΩ

RX

RX

ZZ

Z

XRZ

Impedancia:

Z = RCosθ

Z = 3.200Ω Cos43,68ο

Z = 4.424Ω

Grafica de Resultados 4.1.2

4.2. PRACTICA NO 3

Tabla 5. Determinacion de la impedancia en un circuito RC en serie

Valor del capacitor 𝜇𝐹

Ven Vp-p

Voltaje en

el resist

or

Voltaje en el

capacitor

Corriente

calculada

Reactancia

capacitiva

(calculada)

Reactancia

capacitiva

(calculada)

Impedancia del circuito

(calculada) . ley

de Ohm

Impedancia del circuito

(calculada)

Normal

Medio

,033 ,040

10,16

4,640

8,80v 2,10mA

3978Ω 4190Ω 4838Ω 4545Ω

0,1 0,10

10,16

8,16 Ø

5,760v

3,709mA

1591Ω 1553Ω 2739Ω 2715Ω

Calculo con R=2200Ω

Tabla 6. Determinacion del angulo de fase y la impedancia en un circuito RC en serie

Valor del capacitor 𝜇𝐹 Reactancia capacitiva de

la tabla 5

tan𝜃 =Xc/R

Angulo de fase

𝜃grados Impedancia Normal Medio

,033 ,040 4190Ω 1,904 62,3° 4732Ω ,01 0,10 1553Ω 0,705 35,18° 2691Ω

4.2.1. Para C=0.040mF:

PPPP

R

PPR

R

mAVI

mARVI

−Ω

−

−

==

==

10,2200.2640,4

)(

Xc Mediante Formula

Ω=

=

=

3978)040,0)(1(2

1

.21

C

C

C

XmFKHZX

CFX

π

π

Xc Mediante la caída de Voltaje en Vc

Ω− ==

=

−

190.410,280,8

PPmA

PPC

CC

C

VX

IVX

3,057 Ω

Resistencia (R)

Reactancia (X1)

Z=4,424 Ω

θ = 43,68ο

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4

Z Mediante la ley Ohm

Ω− ==

=

−

838.410,216,10

PPmA

PPT

iT

T

VZ

IVZ

Z Mediante formula

Ω

ΩΩ

=

+=

+=

45453978200.2 22

22

ZZ

XRZ C

οθ

θ

θ

θ

θ

3,62904,1tan

tan

904,1200.2190.4tan

tan

1

1

=

=

=

==

=

−

−

Ω

Ω

RX

RX

c

c

Impedancia:

Ω

Ω

=

=

Ω=

732.43,62

200.2

ZCosZ

CosRZ

ο

θ

4.2.2. Para C=0.1mF:

PPPP

R

PPR

R

mAVI

mARVI

−Ω

−

−

==

==

709,3200.2160,8

)(

Xc Mediante Formula

Ω=

=

=

1591)1,0)(1(2

1.2

1

C

C

C

XmFKHZX

CFX

π

π

Xc Mediante la caída de Voltaje en Vc

Ω− ==

=

−

1553709,3760,5

PPmA

PPC

CC

C

VX

IVX

Z Mediante la ley Ohm

Ω− ==

=

−

2739709,316,10

PPmA

PPT

iT

T

VZ

IVZ

Z Mediante formula

Ω

ΩΩ

=

+=

+=

27151591200.2 22

22

ZZ

XRZ C

οθ

θ

θ

θ

θ

18,35705,0tan

tan

705,0200.2553.1tan

tan

1

1

=

=

=

==

=

−

−

Ω

Ω

RX

RX

c

c

Impedancia:

Ω

Ω

=

=

Ω=

269118,35

200.2

ZCosZ

CosRZ

ο

θ

4190 Ω

Resistencia (R)

Reactancia (XC)

Z=4732 Ω Ω οθ 3,62=

2200mm

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5. REFERENCIAS Hayt, Kemmerly y Durbin. Análisis de Circuitos en Ingeniería.

Mc Graw Hill, séptima edición. México, 2007. Modulo. Análisis de Circuitos AC. UNAD 2013

2200m

1553 Ω

Resistencia (R)

Reactancia (XC)

Z=2691 Ω Ω οθ 18,35=