Manual de Practicas de Circuitos Electricos I (1)

DIVISIÓN DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA

MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO

DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

Elaborado por: MI Ana Mayra Luna Rodríguez

Cd. Obregón, Sonora. Julio de 2011

DIRECTORIO

Mtro. Paulino Antonio Sánchez López

Director General ITESCA

Lic. Miguel Medina Saldaña

Director Académico

Mtra. Lucrecia Guadalupe Valenzuela Segura

Subdirectora Académica

Mtro. José Lionso Salazar Huerta

Jefe de División de Ing. Electrónica

ESTE MANUAL FUE REALIZADO PARA USO EXCLUSIVO DEL INSTITUTO

TECNOLÓGICO SUPERIOR DE CAJEME

D.R. ITESCA, Cd.Obregón, Sonora; México. Carretera Internacional a Nogales Km. 2.

Tel. (644) 410-86-50

Í N D I C E

PRÓLOGO 3

PRÁCTICA 1. LEYES DE KIRCHHOFF 4

PRÁCTICA 2. ANÁLISIS DE MALLAS 7

PRÁCTICA 3. ANÁLISIS DE NODOS 9

PRÁCTICA 4. TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN 11

PRÁCTICA 5. TEOREMA DE THÉVENIN 13

PRÁCTICA 6. TEOREMA DE LA MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA 15

PRÁCTICA 7. CARACTERÍSTICAS DE LA ONDA SENOIDAL 17

PRÁCTICA 8. FASORES 19

PRÁCTICA 9. ANÁLISIS FASORIAL 21

PRÁCTICA 10. CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN (RC, RL) 25

PRÁCTICA 11. CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN (RLC) 28

Manual de Prácticas de Circuitos Eléctricos I

3

P R Ó L O G O

El presente Manual de Prácticas de Laboratorio se ha desarrollado como un apoyo a la

materia de Circuitos Eléctricos I, materia que se imparte en la carrera de Ingeniería

Electrónica.

El contenido de cada una de las prácticas tiene como objetivo reforzar los conocimientos

teóricos que el estudiante recibe en el salón de clase, desarrollar su criterio para analizar

resultados y emitir conclusiones, así como incrementar su habilidad en el uso de equipo y

material de laboratorio.

Las primeras seis prácticas se refieren a circuitos puramente resistivos, que se abordan en la

primera unidad del curso teórico. Las prácticas 7, 8 y 9 apoyan en el análisis fasorial para

circuitos alimentados en c.a., temas que se abordan en la segunda unidad del curso. Las

últimas dos prácticas se refieren al estudio del comportamiento de los circuitos de primer y

segundo orden, respectivamente. Estos temas se cubren en las unidades 3 y 4 del programa

analítico.

Deseo que el presente manual cumpla con su propósito de servir como apoyo a la materia

de Circuitos Eléctricos I y que contribuya en la formación académica de los estudiantes.

M.I. Ana Mayra Luna Rodríguez

Cd. Obregón, Sonora

Julio de 2011.


4

PRÁCTICA No. 1 LEYES DE KIRCHHOFF

1.1. OBJETIVO DE LA PRÁCTICA

Explicar y demostrar experimentalmente la Ley de Kirchhoff de Voltajes y la Ley de

Kirchhoff de Corrientes.

1.2. REQUISITOS PREVIOS.

Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 1.1. Anote los resultados

obtenidos en las tablas 1.1, 1.2. y 1.3.

1.3. INFORMACIÓN GENERAL

Uno de los métodos ampliamente utilizados en el análisis de circuitos eléctricos son las

Leyes de Kirchhoff de voltaje y corriente, ya que con ellas se puede determinar el valor de

voltaje o corriente en cualquier elemento que forme parte del circuito. Las Leyes de

Kirchhoff se enuncian a continuación:

a) Ley de Kirchhoff de Corrientes: La suma de las corrientes que entran a un nodo

es igual a la suma de las corrientes que salen del mismo.

b) Ley de Kirchhoff de Voltajes: La suma de las caídas de voltaje en una

trayectoria cerrada es igual a la suma de las elevaciones de voltaje en la misma.

1.4. MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO

Cantidad Material o Equipo

1 Fuente de Voltaje de C.D.

2 Multímetros Digitales

1 Resistor de 1 kΩ

2 Resistores de 2.2 kΩ

1 Resistor de 1.8 kΩ


1 Protoboard


5

1.5. PROCEDIMIENTO

1.5.1. Arme el circuito que se muestra en la figura 1.1.

Figura 1.1. Circuito Resistivo Mixto

1.5.2. Mida el voltaje y corriente en cada uno de los elementos del circuito. Anote los

resultados de las mediciones en la tabla 1.1.

Tabla 1.1. Resultados obtenidos de voltaje y corriente, en cada elemento del circuito.

VARIABLE VALOR

CALCULADO

VALOR

MEDIDO

VT (V)

IT (mA)

VR1 (V)

IR1 (mA)

VR2 (V)

IR2 (mA)

VR3 (V)

IR3 (mA)

VR4 (V)

IR4 (mA)

VR5 (V)

IR5 (mA)

1.5.3. Verifique si se cumple la Ley de Kirchhoff de Voltajes en cada trayectoria cerrada,

considerando las elevaciones de voltaje con signo positivo y las caídas de voltaje con signo

negativo. Anote los resultados en la tabla 1.2.

10 V

R1

1kOhm

R2 3.9kOhm

R3

2.2kOhm

R4

2.2kOhm

R5

1.8kOhm


6

Tabla 1.2. Verificación de la LVK.

VOLTAJE Trayectoria 1 Trayectoria 2 Trayectoria 3

Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

VT (V)

VR1 (V)

VR2 (V)

VR3 (V)

VR4 (V)

VR5 (V)

∑ V

1.5.4. Verifique si se cumple la Ley de Kirchhoff de Corrientes en cada nodo, tomando con

signo positivo las corrientes que entran al nodo y con signo negativo las que salen del nodo.

Anote los resultados en la tabla 1.3.

Tabla 1.3. Verificación de la LCK.

CORRIENTE Nodo 1 Nodo 2 Nodo 3 Nodo 4 Nodo 5

Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido Calculado Medido

IT (mA)

IR1 (mA)

IR2 (mA)

IR3 (mA)

IR4 (mA)

IR5 (mA)

∑ I

1.5.5. Compare los resultados medidos con los valores obtenidos al analizar el circuito

analíticamente y concluya al respecto.


7

PRÁCTICA No. 2 ANÁLISIS DE MALLAS


Comprobar experimentalmente el Análisis de Mallas.


Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 2.1., mediante la técnica

del análisis de mallas. El valor obtenido de cada corriente de malla anótelo en la tabla 2.1.


El análisis de mallas es una técnica que hace uso de la LVK para expresar voltajes en

función de corrientes.

Una malla es una trayectoria cerrada que no encierra dentro de sí a ningún elemento del

circuito.




1 Multímetro Digital

1 Resistor de 820 Ω


1 Resistor de 1 kΩ



1 Protoboard


8

2.5. PROCEDIMIENTO

2.5.1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 2.1.

Figura 2.1 Circuito para el análisis de mallas.

2.5.2. Mida cada una de las corrientes de malla y anote los resultados en la tabla 2.1.

2.5.3. Simule en el software Multisim, el circuito de la figura 2.1, obteniendo los valores de

las corrientes de malla. Anote los resultados en la tabla 2.1.

2.5.4. Compare los valores de la tabla 2.1 y realice sus conclusiones.

Tabla 2.1. Resultados obtenidos para el circuito de la figura 2.1.

MALLA Resultados

Analíticos

Resultados

Experimentales

Resultados

Simulados

18 V 5 V

820 Ohm

1kOhm

1.2kOhm

2.2kOhm

390 Ohm


9

PRÁCTICA No. 3 ANÁLISIS DE NODOS.


Comprobar experimentalmente el Análisis de Nodos.


Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 3.1., mediante la técnica

del análisis de nodos. El valor obtenido de cada voltaje de nodo anótelo en la tabla 3.1.


El análisis de nodos es una técnica que hace uso de la LCK para expresar corrientes en

función de voltajes.

Un nodo es el punto de unión de dos o más elementos.










1 Protoboard


10

3.5. PROCEDIMIENTO


Figura 3.1 Circuito para el análisis de nodos.

3.5.2. Mida cada uno de los voltajes de nodo y anote los resultados en la tabla 3.1.

3.5.3. Simule en el software Multisim, el circuito de la figura 3.1, obteniendo los valores de

los voltajes de nodo. Anote los resultados en la tabla 3.1.

3.5.4. Compare los valores de la tabla 3.1 y realice sus conclusiones.

Tabla 3.1. Resultados obtenidos para el circuito de la figura 3.1.

NODO Resultados

Analíticos

Resultados

Experimentales

Resultados

Simulados

12 V 8 V

1.8kOhm

470 Ohm

2.2kOhm

3.9kOhm

1.5kOhm


11

PRÁCTICA No. 4 TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN


Comprobar experimentalmente el Teorema de Superposición.


Se requiere el análisis analítico del circuito mostrado en la figura 4.1., aplicando el

Teorema de Superposición. Obtenga los valores de VA e IX, respetando tanto la polaridad

del voltaje como el sentido de la corriente que se proporcionan y anote los resultados en la

tabla 4.1. y 4.2. según corresponda.


Uno de los métodos que se aplica en el análisis de circuitos eléctricos que cuentan con

varias fuentes, es el Teorema de Superposición que establece que:

El voltaje o corriente a través de cualquier elemento del circuito puede obtenerse

sumando algebraicamente todos los voltajes o corrientes individuales generados por cada

fuente actuando por sí sola, con todas las demás fuentes igualadas a cero.

Las fuentes de voltaje igualadas a cero equivalen a un corto circuito, mientras que

las fuentes de corriente igualadas a cero equivalen a un circuito abierto.


Cantidad Elemento



1 Resistor de 1 kΩ




1 Protoboard


12

4.5. PROCEDIMIENTO


Figura 4.1. Circuito para comprobar el Teorema de Superposición.

4.5.2. Con las dos fuentes conectadas, mida el voltaje VA y la corriente IX, respetando tanto

la polaridad del voltaje como el sentido de la corriente que se proporcionan. Anote el valor

de las mediciones en la tabla 4.1 y 4.2 respectivamente.

4.5.3. Haga “cero” la fuente de voltaje de 12 V (V2) y mida el voltaje VA y la corriente IX,

respetando tanto la polaridad del voltaje como el sentido de la corriente que se

proporcionan. Anote el valor de las mediciones en la tabla 4.1 y 4.2 respectivamente.

4.5.4. Haga “cero” la fuente de voltaje de 20 V (V1) y mida el voltaje VA y la corriente IX,

respetando tanto la polaridad del voltaje como el sentido de la corriente que se

proporcionan. Anote el valor de las mediciones en la tabla 4.1 y 4.2 respectivamente.

Tabla 4.1. Medición de voltaje aplicando superposición.

Voltaje Total

(VA)

Voltaje (VA)

cuando V2=0

Voltaje (VA)

cuando V1=0


Tabla 4.2. Medición de corriente aplicando superposición.

Corriente Total

(IX)

Corriente (IX)

cuando V2=0

Corriente (IX)

cuando V1=0


4.5.5. Verifique el cumplimiento del Teorema de Superposición y compare los resultados

obtenidos prácticamente con los obtenidos analíticamente. Realice sus conclusiones.

20 V 12 V

1kOhm

2.2kOhm

820 Ohm

470 Ohm

+ VA - IX


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PRÁCTICA No. 5 TEOREMA DE THÉVENIN


Comprobar experimentalmente el Teorema de Thévenin en un circuito resistivo.


Para el circuito mostrado en la figura 5.1:

a) Determine el valor de voltaje y corriente en el resistor R5. Anote los resultados en la

tabla 5.2.

b) Obtenga los valores del circuito equivalente de Thévenin y anótelos en la tabla 5.1.


Una de las maneras de simplificar y facilitar el análisis de circuitos eléctricos y

electrónicos es por medio del Teorema de Thévenin que establece que:

Un circuito eléctrico puede representarse con un circuito dual o equivalente,

representado por una sola fuente de voltaje en serie con una resistencia. El valor de la

fuente de voltaje se conoce como el “voltaje de Thévenin” y la resistencia en serie como

“resistencia de Thévenin”.

El voltaje de Thévenin (VTH) es el voltaje en circuito abierto entre las terminales del

circuito para el cual se requiere el equivalente de Thévenin.

La resistencia de Thévenin (RTH) es la resistencia equivalente vista de la terminal del

circuito para el equivalente de Thévenin, con las fuentes de alimentación en cero.


Cantidad Elemento







1 Resistor de 1 kΩ

1 Potenciómetro de precisión de 1 kΩ

1 Protoboard


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5.5. PROCEDIMIENTO


Figura 5.1. Circuito para comprobar el Teorema de Thévenin.

5.5.2. Mida el voltaje y la corriente en el resistor R5, anote los resultados en la tabla 5.2.

5.5.3. Desconecte el resistor R5 y mida el voltaje en el circuito abierto. Anote el valor

medido en la tabla 5.1.

5.5.4. Anule el efecto de las fuentes de alimentación. Desconecte R5 y desde el circuito

abierto resultante mida la resistencia equivalente. Anote el valor medido en la tabla 5.1.

5.5.5. Implemente el circuito equivalente de Thévenin, agregue el resistor R5 y mida la

corriente y el voltaje en el mismo, anote los resultados en la tabla 5.2.

Tabla 5.1. Valores del Circuito Equivalente de Thévenin

VTH (V) RTH (Ω)

Calculado Calculado

Medido Medido

Tabla 5.2. Comprobación del Teorema de Thévenin.

Parámetro

Eléctrico

Circuito

Original

Circuito Equivalente

de Thévenin

Calculado Medido Calculado Medido

Voltaje (V)

Corriente (mA)

12 V

R1

560 Ohm

R2 4.7kOhm

R3

330 Ohm

R4

100 Ohm

R5

1kOhm

2 V


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PRÁCTICA No. 6 TEOREMA DE LA MÁXIMA TRANSFERENCIA

DE POTENCIA.


Comprobar experimentalmente el Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia.


Para el circuito de la figura 6.1, obtenga la potencia para cada valor de carga

mostrado en la tabla 6.1 y anote los resultados en la misma.


La cantidad de potencia que una fuente de voltaje puede suministrar está limitada por

su resistencia interna RS.

El Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia establece que:

Una fuente de voltaje entrega la máxima transferencia de potencia a una resistencia

de carga RL, cuando el valor de esta resistencia es igual a la resistencia interna de la

fuente, RS.


Cantidad Elemento







1 Resistor de 1 kΩ






1 Protoboard


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6.5. PROCEDIMIENTO


Figura 6.1. Circuito para comprobar el Teorema de la MTP

6.5.2. Mida el voltaje y la corriente para cada valor de RL que se indica en la tabla 6.1.

Anote los resultados medidos.

6.5.3. Calcule las potencia consumida por RL, para cada valor dado y anote los resultados

en la tabla 6.1.

Tabla 6.1. Parámetros Eléctricos del circuito de la figura 6.1.

RL (Ω) Corriente

medida

(mA)

Voltaje

medido (V)

Potencia calculada

experimentalmente

(W)

Potencia calculada

teóricamente (W)

220

470

680

820

1000

1500

1800

2200

3900

4700

6.5.4. ¿Se cumple el Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia? Argumente su

respuesta.

6.5.5. ¿Cuál fue la potencia máxima en RL? __________________Watts

6.5.6. ¿Para qué valor de RL se obtiene la MTP? _______________ Ω

15 V

1.2kOhm

RL


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PRÁCTICA No. 7 CARACTERÍSTICAS DE LA ONDA SENOIDAL


Determinar experimentalmente las características de señales senoidales.


Investigue la representación de la onda senoidal, tanto en su forma gráfica como en

su forma matemática.


Se denomina corriente alterna (ca) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y

dirección varían periódicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente

utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente

de la energía.

Generalmente, la corriente alterna se refiere a la forma en la cual la electricidad

llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio

transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna.


Cantidad Elemento

1 Generador de Funciones

1 Osciloscopio


1 Resistor de 1 kΩ


1 Protoboard


18

7.5. PROCEDIMIENTO

7.5.1. Implemente el circuito que se presenta en la figura 7.1

Figura 7.1. Circuito con alimentación en c.a.

7.5.2.. Ajuste el generador de funciones, para que proporcione una señal de 20 Vpp a una

frecuencia de 2.5 Khz.

7.5.3. Conecte el osciloscopio al resistor de carga RL. Observe la señal que aparece en el

osciloscopio.

7.5.4. Responda las siguientes preguntas:

¿Cuántas divisiones por cuadro abarca la amplitud pico de la señal de salida? ___________

¿En qué valor está posicionada la perilla VOLTS/DIV? ___________

¿Cuántas divisiones por cuadro abarca un ciclo completo de la señal de salida? __________

¿En qué valor está posicionada la perilla TIME/DIV? ___________

7.5.5.¿Cuál es la amplitud de voltaje y el periodo de la señal que aparece en la pantalla del

osciloscopio?

Amplitud de voltaje: ____________(V)

Periodo: ____________(s)

7.5.6. Determine la frecuencia natural (Hz) y la frecuencia angular (rad/s) de la señal de

salida.

f: _____________(Hz)

ω: ____________(rad/s)

7.5.7. Con el multímetro digital mida el voltaje de salida en RL: _______________

7.5.8. Compare el voltaje medido en el punto 7.5.5. y el obtenido en el punto 7.5.7.

¿Coinciden? _______ ¿Por qué? _______________________________________________

Vac

1kOhm

2.2kOhm

RL


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PRÁCTICA No. 8 FASORES.


Realizar operaciones aritméticas con números complejos, tanto en su forma polar

como rectangular.

8.2. REQUISITOS PREVIOS

Investigue: el concepto de fasor en su forma rectangular y polar. Así mismo su

representación gráfica.


Los números complejos permiten realizar operaciones matemáticas con cantidades

fasoriales y son muy útiles en el análisis de circuitos de ca. Con el sistema de los números

complejos se puede sumar, restar, multiplicar y dividir cantidades que tienen tanto

magnitud como ángulo.


Cantidad Elemento

1 Calculadora Científica

8.5. PROCEDIMIENTO

8.5.1. Transforme a su forma polar:

a) 2 + 3 j =

b) -8 + 6.2 j =

c) 4.3 – 2.8 j =

d) -6 – 3.2 j =

8.5.2 Transforme a su forma rectangular:

a) 36 | -10° =

b) 28.7 | 135° =

c) 11.2 | 28° =

d) 45 | -117.9° =


20

8.5.3. Realice las siguientes operaciones paso a paso, y represente el resultado tanto en su

forma rectangular como en su forma polar.

a) 10 + 3 j - ( 7 + 2 j ) ( 3 |-115° ) =

2 j

b) 6.8 |125.3° + 4.5 |-11.5° =

7.6 – 1.2 j

c) 34 + 28.5 j – 51.2 |215° =

4 |-20.8°

8.5.4 Resuelva las operaciones anteriores por medio de la calculadora y compare

resultados.


21

PRÁCTICA No. 9 ANÁLISIS FASORIAL.


Comprobar experimentalmente los valores de voltaje e impedancia en un circuito

con alimentación de ca.


Realice el análisis fasorial del circuito de la figura 9.1.


El poder del análisis fasorial, radica en el hecho de que se pueden definir relaciones

algebraicas entre el voltaje y la corriente en inductores y capacitores, cuando éstos se

representan en términos de su impedancia.

Para realizar el análisis fasorial es necesario transformar el circuito del dominio del

tiempo al dominio de la frecuencia.


Cantidad Elemento


1 Osciloscopio

1 Capacitor de 1 µF

1 Resistor de 1 kΩ

1 Inductor de 10 mH

1 Protoboard


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9.5. PROCEDIMIENTO

Comparación de amplitudes y desfasamiento de señales.


Figura 9.1. Circuito alimentado en ca.

9.5.2. Por medio del osciloscopio, ajuste para desplegar en la pantalla la señal de entrada en

el canal A.

9.5.3. Mida el voltaje en el capacitor por medio del osciloscopio y ajuste para que la señal

se despliegue en el canal B.

9.5.4. Despliegue simultáneamente las señales medidas en los puntos anteriores y compare

sus amplitudes máximas.

Amplitud de la señal de entrada: _______________V

Amplitud de la señal de salida: _________________V

9.5.5. Mida la diferencia de tiempo entre la señal de entrada y la señal de salida: ________s

9.5.6. Con el valor obtenido en el punto anterior, determine el desfasamiento entre la señal

de entrada y la señal de salida: __________°

Medición de impedancias.

9.5.7. Para el circuito de la figura 9.1. Determine la impedancia del capacitor (ZC) para cada

valor de ω mostrado en la tabla 9.1 y anote los resultados.

9.5.8.Para el circuito de la figura 9.1, ajuste la frecuencia de la señal de entrada de tal

manera que para cada valor de ω, obtenga Vent y VC (en forma polar). Anote los resultados

en la tabla 9.1

10 V

60 Hz

0Deg

1kOhm

1uF


23

9.5.9. Con los datos obtenidos en el punto anterior, determine:

VR = Vent - VC

IR = VR / R = IC

ZC = VC / IC

9.5.10. Compare los valores de impedancia y concluya al respecto.

Tabla 9.1. Obtención de impedancia en el capacitor.

Ω

(rad/s)

F

(Hz)

Vent VC VR IC ZC

(medida)

ZC

(calculada)

500

1000

2000

9.5.11. Implemente el circuito de la figura 9.2. Determine la impedancia del inductor (ZL)

para cada valor de ω mostrado en la tabla 9.2 y anote los resultados.

Figura 9.2. Circuito para medición de impedancia

9.5.12..Para el circuito de la figura 9.2, ajuste la frecuencia de la señal de entrada de tal

manera que para cada valor de ω, obtenga Vent y VL (en forma polar). Anote los resultados

en la tabla 9.2

9.5.13. Con los datos obtenidos en el punto anterior, determine:

VR = Vent – VL

IR = VR / R = IL

ZL = VL/ IL

10 V

1kHz

0Deg

1kOhm

10mH


24

9.5.14. Compare los valores de impedancia y concluya al respecto.

Tabla 9.2. Obtención de impedancia en el inductor.

Ω

(rad/s)

F

(Hz)

Vent VL VR IL ZL

(medida)

ZL

(calculada)

500

1000

2000


25

PRÁCTICA No. 10 CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN (RC, RL).


Obtener las respuestas natural y completa de los circuitos RL y RC de primer orden,

en respuesta a una excitación escalón.


Realice el análisis teórico y la simulación de los circuitos mostrados en las figuras

10.1 y 10.2.


Los circuitos formados por la combinación de resistores e inductores o de resistores y

capacitores generan una respuesta que puede plantearse mediante una ecuación diferencial

de primer orden, de ahí que reciban el nombre de circuitos de primer orden.

La respuesta de este tipo de circuitos puede ser:

a) Respuesta Natural: se presenta en los circuitos sin fuentes y su principal

característica es que tiende a desaparecer con el tiempo, ya que depende de la

naturaleza de los elementos. La rapidez con la que la respuesta “desaparece”

está en función de los valores de los componentes y la magnitud inicial

depende de las condiciones iniciales que generan las fuentes de excitación.

b) Respuesta completa: es el efecto que generan las fuentes sobre un circuito de

primer orden. Se compone de la suma de la respuesta forzada a la excitación de

la fuente y de la respuesta natural.


Cantidad Elemento

1 Osciloscopio


1 Inductor de 100 mH

1 Capacitor de 1 μF


1 Resistor de 1kΩ

1 Protoboard


26

10.5. PROCEDIMIENTO

Circuito RL


Figura 10.1. Circuito RL de primer orden.

10.5.2. Ajuste el generador de funciones para que proporcione una señal cuadrada de 0 a 5

V a una frecuencia de 60 Hz. (Para que la señal inicie en 0 V, ajuste el voltaje de offset)

10.5.3. Ajuste el osciloscopio en 2 V/div con un tiempo de barrido de 5 ms/div.

10.5.4. Conecte el canal 1 del osciloscopio al generador de funciones y ajuste para observar

un ciclo completo.

10.5.5. Conecte el canal 2 del osciloscopio en el inductor y observe la señal de salida.

Identifique la respuesta natural y la respuesta completa en la señal de salida. (De ser

necesario ajuste el selector de tiempo)

10.5.6. Dibuje la parte de la forma de onda en el inductor correspondiente a la respuesta

natural, así como la correspondiente a la respuesta completa.

10.5.7. Evalúe la función de la respuesta natural respecto al tiempo y verifique si el valor de

voltaje en el inductor corresponde.

Vi

3.3kOhm

100mH


27

Circuito RC


Figura 10.2. Circuito RC de primer orden.

10.5.9. Repita los puntos 10.5.2. al 10.5.4.

10.5.10. Conecte el canal 2 del osciloscopio en el capacitor y observe la señal de salida.

Identifique la respuesta natural y la respuesta completa en la señal de salida. (De ser

necesario ajuste el selector de tiempo)

10.5.11. Dibuje la parte de la forma de onda en el capacitor correspondiente a la respuesta

natural, así como la correspondiente a la respuesta completa.

10.5.7. Evalúe la función de la respuesta natural respecto al tiempo y verifique si el valor de

voltaje en el capacitor corresponde.

Vi

1kOhm

1uF


28

PRÁCTICA No. 11 CIRCUITOS DE SEGUNDO ORDEN (RLC).


Obtener las respuestas natural y completa del circuito RLC de segundo orden.


Realice el análisis teórico en la figura 11.1, para cada valor de R mostrado en la

tabla 11.1 y anote los resultados referentes al valor de ωo, α, el tipo de respuesta y la

ecuación resultante para VC(t).


Los circuitos formados por la combinación de un resistor, un inductor y un capacitor,

ya sea en serie o en paralelo, generan una respuesta que puede plantearse mediante una

ecuación diferencial de segundo orden, de ahí que reciban el nombre de circuitos de

segundo orden.

La respuesta de este tipo de circuitos puede ser:

c) Respuesta Natural: se presenta en los circuitos sin fuentes y su principal

característica es que tiende a desaparecer con el tiempo, ya que depende de la

naturaleza de los elementos. La rapidez con la que la respuesta “desaparece”

está en función de los valores de los componentes y la magnitud inicial

depende de las condiciones iniciales que generan las fuentes de excitación.

d) Respuesta completa: es el efecto que generan las fuentes sobre un circuito de

segundo orden. Se compone de la suma de la respuesta forzada a la excitación

de la fuente y de la respuesta natural.


Cantidad Elemento

1 Computadora con el Software

“Multisim” instalado


29

11.5. PROCEDIMIENTO

11.5.1. Simule el circuito que se muestra en la figura 11.1. Considerando inicialmente un

resistor de 47 kΩ.

Figura 11.1. Circuito de RLC de segundo orden.

11.5.2. Conecte el osciloscopio en 5 V/div con un tiempo de barrido de 1 ms/div.

11.5.3. Conecte el canal A del osciloscopio al generador de funciones y ajuste para

observar un ciclo completo.

11.5.4. Conecte el canal B del osciloscopio en el capacitor; observe y grafique la señal de

salida.

11.5.5. Observe la señal respuesta de la señal de salida cuando la señal de entrada pasa de 0

a 10 V. Identifique el máximo valor que toma la señal de salida, así como el tiempo de

establecimiento de la misma. Anote los resultados en la tabla 11.1

11.5.6. Cambie el valor del resistor a 20 kΩ y repita el punto anterior.

11.5.7. Sustituya el resistor por uno de 4.7 kΩ y repita el punto 11.5.5.

Tabla 11.1. Respuesta de un circuito de Segundo Orden.

Valor

de R ωo α Tipo de

Respuesta

Ecuación para

VC(t) Vmáx testablec.

47 kΩ

20 kΩ

4.7 kΩ

11.5.8. En función de las gráficas obtenidas y de los valores registrados en la tabla 11.1,

realice sus conclusiones sobre cada tipo de respuesta.

R

100mH

1nF 1kHz

10 V

Documents

Manual de Practicas de Circuitos Electricos I (1)