GUIAS DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

GUIAS DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

UNIDAD CUATRO.

REACTANCIA CAPACITIVA.

INTRODUCCION

E

n cualquier circuito capacitivo de corriente alterna, el flujo de corriente est influenciado por la frecuencia del voltaje de corriente alterna y la cantidad de capacitancia en el circuito. El condensador no pasar corriente cuando se le aplica un voltaje continuo. Sin embargo en los circuitos de corriente alterna el voltaje aplicado cambia constantemente de magnitud y peridicamente de polaridad.

A medida que el condensador se carga y se descarga en reaccin al cambio en el voltaje, la corriente alterna circula por el circuito. Aunque no exista corriente alguna a lo largo del dielctrico del capacitor, su carga y descarga la produce la corriente que circula por l, conectadas a las placas del capacitor.

La oposicin de un circuito capacitivo al flujo de corriente alterna, llamada reactancia capacitiva, depende de la combinacin de la frecuencia y la capacitancia en el circuito.

La magnitud de Xc es 1 / 2fC, con la frecuencia en hertz, el condensador dado en faradios y reactancia capacitiva en ohmios. La reactancia capacitiva tiene las mismas unidades que la reactancia inductiva en ohmios, pero sus efectos son en trminos de frecuencia son opuestas.

Mientras la reactancia inductiva es directamente proporcional a la frecuencia; la reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia. De acuerdo a la relacin recproca de la reactancia capacitiva, el valor disminuye conforme aumente la frecuencia y la capacitancia.

Los mtodos son similares a los procedimientos que utilizan las impedancia en los circuitos inductivos, pero debe recordarse que algunas caractersticas importantes que se hacen para formar divisores capactivos.

68.

Analizar el efecto de la reactancia capacitiva en el flujo de corriente en los circuitos de corriente alterna.

Observar el efecto de cambio de frecuencia en la reactancia capacitiva en los circuitos de corriente alterna.

Describir dESdEel funcionamiento de la impedancia en el efecto combinado de la reactancia capacitiva y la resistencia en los circuitos de corriente alterna.

Mostrar la relacin de fase de adelanto o atraso entre el voltaje y la corriente aplicado a los circuitos R y XC en serie y en paralelo.

1.1. RECURSOS

1. Generadores de funciones

1. Osciloscopio

1. Multimetro (analgico /Digital).

1.2 MATERIALES

1. Resistencia de 1.5 K( 1. Condensador de 0.1 f y 1 F/20 voltios 1.3. HERRAMIENTAS.

1. Proto-board

1.Pinzas planas

1.Corta fro

1.Juego de caimanes.

2. INFORMACION BASICA.

Los factores que determina la reactancia capacitiva de un circuito son:

Velocidad de cambio en el voltaje aplicado.

La cantidad de capacitancia en el circuito.

La capacitancia tienden a bloquear la corriente continua y deja pasar la corriente alterna. Entre ms rpidamente cambie el voltaje aplicado, ms corriente dejar pasar el condensador. La cantidad de capacitancia determina cunta carga pude almacenar para una magnitud dada de voltaje aplicado.

69.

Si se puede almacenar relativamente poca oposicin al flujo de la corriente. La reactancia capacitiva es, por consiguiente, inversamente proporcional a la frecuencia y a la capacitancia.

Matemticamente, la formula para calcular la reactancia capacitiva se expresa de la siguiente manera: 1

Xc = ------------

2fC

El factor 2, aproximadamente igual a 6.28, es una indicacin del movimiento circular a partir del cual se obtiene una onda senoidal. Recurdese que las unidades de C deben ser faradios para la reactancia capacitiva se dan en ohmios. Aunque los valores de la capacitancia se proporciona en general en micro (106) o picofaradios (10 12), substituyendo el valor de la capacidad en faradios con potencias negativas en base 10.

Ejemplo 1.

Cul es el valor de reactancia capacitiva para un condensador de 0.1 F a 1Khz y un condensador de 1 F?.

R/

1 1

a) Xc = ----------- = ------------------------------------- = 1592

2fC 6.28 x 1000 x 0.1 x 106 F

1 1

b) Xc = ---------- = --------------------------------------- = 159

2fC 6.28 x 1000 Hz x 1 x 106 F

Ejercicio 1.

1. Cul es el valor de reactancia capacitancia para un condensador de 100 pf a una frecuencia de 1 MHz y 10MHz?.

2. Qu capacitancia se necesita para tener una reactancia capacitiva de 100 a una frecuencia de un 1MHz?.

3. A frecuencia una capacidad de 0.1 F tendr una reactancia capacitiva de 1K?.

4. Cul es el valor de la reactancia capacitiva, para un condensador de 240 pF a una frecuencia de 41.67KHz?.

5. Qu capacitancia se necesita para tener una reactancia capacitiva de 1K a una frecuencia de 1Khz y una 1Mhz?.

70.

2.1 LA REACTANCIA CAPACITIVA ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA CAPACITANCIA.

Figura 1. La reactancia capacitiva disminuye conforme aumenta la capacidad.

La afirmacin anterior significa que el valor de reactancia capacitiva aumenta conforme disminuye la capacitancia. En la figura 1, cuando la capacidad disminuye por un factor de 1/10 desde 1.0 hasta 0.1 F, la reactancia capacitiva aumenta en diez veces desde de 1000 hasta 10000.

La relacin inversa entre el condensador y la reactancia capacitiva esta ilustrada en grfica 1. Ntese que los valores de reactancia capacitiva aumenta en direccin descendente indicando la reactancia capacitiva, que tiene un comportamiento opuesto a la inductancia.

2.1.1 LA REACTANCIA CAPACITIVA ES INVERSAMENTE PROPORCIONAL A LA FRECUENCIA.

Figura 2. La reactancia capacitiva disminuye conforme aumenta la frecuencia.

La figura 2, se ilustra la relacin inversa que existe entre la reactancia capacitiva y la frecuencia. Cuando la frecuencia aumenta de izquierda a derecha en la grfica 1, desde 0.1 hasta 1 Mhz, el valor de reactancia capacitiva de 159 pF, disminuye desde 10000 hasta 1000 , conforme la curva se acerca ms al eje cero.

71.

2.1.2 VALORES PARA REACTANCIA CAPACITIVA.

Cuando se considera el cociente Vc / Ic para determinar la magnitud de la oposicin en ohmios que presenta el circuito al paso de la corriente senoidal. Ese valor determina la reactancia capacitiva (Xc), indica cuanta corriente puede producir el voltaje senoidal aplicado al condensador.

En trminos de la corriente puede calcular de la siguiente forma Xc = Vc / Ic, y funcin de la frecuencia y la capacitancia es igual a Xc = 1 / 2fC.

El valor de reactancia capacitiva depende tanto de la magnitud de capacitancia como de la frecuencia del voltaje aplicado.

Ejemplo 2.

Se tiene una fuente de voltaje alterno de 120 voltios y una frecuencia de 60 Hz, esta unido a un condensador. Cul es su reactancia capacitiva si por el circula una corriente de 0.12 amperios?.

R/

VT 120 V

Xc = -------- = ------------- = 1000

IT 0.12 A

2.1.3 REACTANCIA CAPACITIVA EN SERIE Y EN PARALELO.

Figura 3. Reactancia capacitivas en serie y en paralelo.

Ya que la reactancia capacitiva manifiesta oposicin a la corriente y se mide en ohmios, las reactancias en serie o en paralelo se combina de la misma manera que las resistencias.

La suma de dos reactancias en serie es igual a una reactancia:

XcT = Xc1 + Xc2 + Xc3.......................... +

Para las reactancias capacitivas en paralelo, la reactancia equivalente se obtiene por medio de la frmula del recproco, como se indica en siguiente relacin matemtica:

72.

1 1 1 1

--------- = -------- + ------- + ------

XcT Xc1 Xc2 Xc3Ejercicio 2.

1. Cul es reactancia capacitiva equivalente de tres reactancia capacitivas cuyos valores son Xc1 = 200 , Xc2 = 300 y una Xc3 = 500 estn conectadas en serie?.

2. Cul es reactancia equivalente de tres reactancias capacitivas cuyos valores son Xc1 = 1K, Xc2 = 500 y Xc3 = 120 estn en serie?.

3. Cul es reactancia equivalente de dos reactancias capacitivas cuyos valores son de Xc1 = 120 y Xc2 = 1K2 estn unidas en paralelo?.

4. Cul es la reactancia equivalente de tres reactancias capacitivas cuyos valores son Xc1 = 1K, Xc2 = 2K y Xc3 = 500 estn unidas en paralelo?.

5. Hallar la reactancia equivalente de tres reactancias capacitivas donde Xc1 y Xc2 estn en paralelo y Xc3 en serie con las dos anteriores conservar los valores de las reactancias capacitivas del problema anterior?.

Ejercicio 3.

Responder verdadero o falso a las siguientes respuestas

1. La reactancia capacitiva, se denota por XL, es la oposicin que presenta una reactancia capacitiva al flujo de corriente alterna senoidal............... V............ F.

2. La reactancia capacitiva se mide en ohmios debido que limita la magnitud de la corriente a un valor dado por VT / Xc. ...............................................V ........... F.

3. Las magnitudes en un condensador es el voltaje, la reactancia capacitiva en ohmios, la corriente en I, en amperios. ............................................. V ........... F.

4. La reactancia capacitiva es igual 1 / 2 fC, y siempre se da en ohmios. V..... F.

5. Con un valor fijo de capacitancia, Xc disminuye conforme aumenta la frecuencia. .........................................................................................V ......... F.

6. Con una frecuencia fija, Xc, disminuye cuando aumenta la capacitancia. V.... F.

7. Cuando se conocen los valores de Xc y frecuencia, la capacitancia es igual a 1 / 2fXc. ........................................................................................ V ....... F.

8. Cuando se conocen los valores de Xc y C la frecuencia es igual a 1/2fXc.................................................................................................V........ F.

9. La reactancia capacitiva total de una combinacin en serie de varias reactancias capacitivas es igual a la suma de todas las reactancias. .............................................................................................................. V ...... F.

10. La corriente que circula por un conjunto de reactancias capacitivas en serie es la misma en todo las partes del circuito. ..............................................V ...... F.

73.

2.1.4 CIRCUITO CON UNA REACTANCIA CAPACITIVA Y UNA RESISTENCIA EN SERIE.

Figura 4. Circuito de reactancia capacitiva y una resistencia en serie.

Cuando se tiene resistencia en serie con una reactancia capacitiva de la figura 4, los dos elementos determinan la magnitud de la corriente. La corriente I, es la misma tanto en la reactancia capacitiva como en la resistencia, ya ambos componentes estn en serie. Cada uno tiene su propia cada de voltaje, igual al I.R para la resistencia y Ixc para la reactancia capacitiva.

Si se considera nicamente a la reactancia capacitiva, su cada de voltaje se retrasa 90 con respecto a la corriente I. El voltaje IR, tiene, sin embargo, la misma fase que la corriente I, debido a que una resistencia no provoca ningn corrimiento de fase como se observa en la siguiente figura 5.

Ic Ic

= - 90

= 90

Vc Vc

Figura 5. Diagrama de vectores de un reactancia capacitiva.

Por consiguiente, la combinacin de la resistencia y la reactancia capacitiva en serie se traduce en una suma de fasores, como consecuencia de la diferencia de fase 90 , que existe entre ellos.

2.1.5 DIAGRAMA VECTORIAL DEL VOLTAJE CAPACITIVO Y EL RESISTIVO EN UN CIRCUITO SERIE.

VR = I.R

VT Vc = I.Xc

Figura 6. Diagrama vectorial del voltaje capacitivo y el resistivo

74.

En la figura 6, el fasor de corriente que se encuentra en posicin horizontal en la referencia para medir la fase debido a que, en un circuito serie, la corriente es la misma en todas los componentes. La cada de voltaje resistivo es I.R, tiene la misma que la corriente I. La fase del voltaje en el condensador es el producto de I.Xc, y un ngulo de 90 , en el sentido de las manecillas del reloj medidos desde I e I.R, ya que el voltaje en el capacitor se retrasa con respecto a la corriente.

Ntese que el vector I.Xc, tiene un sentido hacia abajo, exactamente opuesto. Los vectores de voltaje Vc y VR que estn desfasados a 90, forman un tringulo rectngulo. Por lo siguiente su relacin nos queda as:

VT = VR + Vc

La frmula anterior slo se aplica en los circuitos serie, pues en ellos Vc, se encuentran a 90 , con respecto a VR. Todos los voltajes deben de tener el mismas unidades en RMS. Para calcular el valor de VT, primero se obtienen los cuadrados de los valores VR y Vc, despus se suman y finalmente, se obtiene la raz cuadrada de este resultado.

2.1.6 DIAGRAMA VECTORIAL DE LA IMPEDANCIA DE UN CIRCUITO CON REACTANCIA CAPACITIVA Y UNA RESISTENCIA EN SERIE.

R

Z = R + Xc Xc

Figura 7. Diagrama fasorial de la impedancia de un circuito en serie formado Xc y Resistencia.

El tringulo de impedancias de la figura 7, ya que el factor I, puede cancelarse si la corriente es la misma en reactancia capacitiva y la resistencia. La suma fasorial proporciona el valor de la impedancia equivalente:

Z = R + Xc

Cuando las unidades tanto de R como de Xc, son ohmios, la impedancia tambin se da en ohmios.

2.1.7 EL ANGULO DE FASE CUANDO LA REACTANCIA CAPACITIVA EN SERIE.

El ngulo de fase entre el voltaje del generador y la corriente en serie. El ngulo puede calcularse a partir del tringulo de voltaje o de impedancia, como s

75.

muestra en la figura 6 y 7. Cuando la reactancia capacitiva est en serie, el ngulo de fase es negativo y se encuentre en sentido de las manecillas del reloj desde la referencia que es I, ya que el voltaje de Xc, se retrasa con relacin a su corriente. Por lo tanto, para indicar el ngulo de fase negativo, este fasor ubicado a 90, de la referencia tiene un sentido hacia abajo en lugar hacia arriba, como ocurre con la reactancia inductiva. La siguiente expresin, permite calcularse el ngulo de fase cuando Xc y R estn en serie.

- Xc - Vc

Tan = ---------- = --------

R VR

Ejemplo 3.

Se tiene una combinacin en serie de una resistencia de 100 , y una reactancia capacitiva de 100 , y un voltaje de alimentacin de 141 voltio a una frecuencia de 60 Hz. Calcular Z, I, VR y Vc, hacer el diagrama de fasores de los voltajes y ngulo de retraso del voltaje y ngulo de la impedancia?.

R/

a) Z = R + Xc = 100 + 100 = 141

VT 141 V

b) I = ------ = --------- = 1 amperio.

Z 141

c) VR = I. R = 1 amp x 100 = 100 V

d) Vc = I. Xc = 1 amp x 100 = 100 V

e) VR = 100 V

VT Vc = 100 V

f) VT = VR + Vc = 100 + 100 = 141 V

- Xc - 100

g) Tan = -------- = ---------- = - 1 = - 45

R 100

76.

2.2 REACTANCIA CAPACITIVA Y UNA RESISTENCIA FORMANDO UN CIRCUITO PARALELO

Figura 8. Circuito paralelo de una reactancia capacitiva y una resistencia.

En los circuitos en paralelo, el voltaje es comn a travs de todas los ramales, aunque las corrientes de los ramales pueden deferir. En los circuitos RC, en paralelo, las relaciones de fase entre las corrientes de los ramales desempean un papel importante en la determinacin de la impedancia y el ngulo de fase.

Sin embargo, por cada rama circula una corriente diferente. A continuacin vamos a observar como se calcula cada corriente:

Para la rama resistiva la corriente de la resistencia es igual a: IR = VT / R.

Para la rama formada por el condensador la corriente del condensador es igual

a: Ic = VT / Xc.

Las corrientes se representan en un diagrama de fasores.

2.2.1 DIAGRAMA FASORIAL DE LAS CORRIENTES IR Y Ic

Ic

IT = IR + Ic

Ic

= 90

IR IR

Figura 9. Diagrama de fasores de las corrientes de un circuito paralelo Xc y R.

Ntese que, en el diagrama fasorial, el voltaje de la fuente de alimentacin es el se toma como referencia para la fase debido a que a que este voltaje es el mismo en todo el circuito. La corriente IR, en la rama resistiva tiene la misma fase con el voltaje, pero la corriente Ic, se adelanta 90 al voltaje de alimentacin.

El fasor correspondiente a la corriente del condensador Ic, apunta hacia arriba, mientras que el Xc, apunta hacia abajo. Esto se debe a que la corriente de rama de la corriente del condensador Ic; se adelanta al voltaje de referencia. El fasor

correspondiente a Ic, para una corriente de rama tiene un sentido opuesto al fasor asociado a con Xc.

77.

La corriente total IT, es la lnea principal es la suma de las dos corrientes IR y IC, desfasadas 90, entre s.

2.2.2 IMPEDANCIA DE UN CIRCUITO XC Y UNA RESISTENCIA EN PARALELO

Como ya es usual, la impedancia de un circuito paralelo es igual al voltaje aplicado, dividido entre la corriente total de la lnea principal.

VTZ = --------

IT

R. Xc

Z = -------------------

R + Xc

Ejemplo 4.

Cul es la impedancia de una circuito formado por una reactancia capacitiva y una resistencia esta alimentado con un voltaje 100 voltios y l circula una corriente de 14.14 amperios?.

R/

VT 100 V

Z = -------- = ------------- = 7.07

IT 14.14 A

2.2.3 ANGULO DE FASE EN UN CIRCUITO EN PARALELO.

El ngulo de fase de la figura 10, es igual a 45 , debido a que R y la Xc, son iguales; lo anterior trae como consecuencia que las corrientes de rama es iguales. El ngulo de fase, es el que existe entre el voltaje total y la corriente.

Al emplear la formula de la tangente para encontrar el ngulo del tringulo de la figura 10, se obtiene de la siguiente forma:

Ic

Tan = -------

IREjemplo 5.

Se tiene una combinacin en paralelo de una resistencia de 100 , y una reactancia capacitiva de 100 , y un voltaje de alimentacin de 141 voltio a una frecuencia de 60 Hz. Calcular Z, I, IR y Ic, hacer el diagrama de fasores de las corrientes IR y Ic y ngulo de adelanto?.

78.

R/

R . Xc 100 x 100 10000

a) Z = ------------------- = --------------------- = ----------= 70.7

R + Xc 100 + 100 141.4

VT 141 v

b) Z = -------- = ------------ = 70.5

IT 2.0 A

VT 141 v

c) IR = ------ = ----------- = 1.41 amp

R 100

VT 141 v

d) Ic = ------- = ----------- = 1,41 amp

Xc 100

e) IT = IR + Ic = 1.41 + 1.41 = 1.99 amp = 2.0 A

f) Diagrama de fasores de las corrientes.

IT = 2.0 amp

Ic = 1,41 amp

=45

IR = 1.41 amp

Ic 1.41 amp

g) Tang = ------- = ---------------- = 1 = 45

IR 1.41 amp

Ejercicio 4.

1. Se tiene las siguientes las siguientes combinaciones en paralelo: a) R= 1, Xc = 10 b) R = 10 , Xc = 10 c) R = 10 , Xc = 1 . Hallar Z, IR, Ixc, y el ngulo de fase entre el voltaje y la corriente. El voltaje aplicado a las combinaciones en paralelo es de 10 voltios a una frecuencia de 60 Hz.

2. Cul es valor de IT, si las corrientes IR e IC que circulan por la rama son de 2 amperios y encuentre el ngulo de fase?. Hallar la impedancia si el voltaje de la lnea es de 20 voltios a una frecuencia de 60 Hz?.

79.

Ejercicio 5.

Responder verdadero o falso las siguientes afirmaciones.

1. En un circuito senoidal, el voltaje a travs de una capacitancia se retrasa 90 con respecto a la corriente de carga y descarga. ............................. V ......... F.

2. La reactancia capacitiva es una cantidad fasorial que est desfasada 90 con respecto a la resistencia en serie. ...................................................... V ........ F.

3. La impedancia tanto en un circuito serie y paralelo se da en voltios. .. V ........ F.

4. Al hacer una comparacin entre los circuitos inductivos y capacitivos, se tiene que IL, siempre se retrasa con respecto a VL, pero Ic, siempre se adelanta a Vc. ......................................................................................................... V ...... F.

5. Dos o ms condensadores conectados en serie a una fuente de voltaje constituye un divisor de voltaje capacitivo. ............................................ V ..... F.

6. La corriente en un circuito serie formado por Xc y R, la corriente es la misma por los dos elementos. .............................................................................V ..... F.

7. El voltaje en un circuito paralelo formado por Xc y R, el voltaje es el mismo a travs de estos elementos. ...................................................................... V .... F.

8. En un circuito serie formado por Xc y R, el voltaje en el condensador se encuentra retrasado 90 , con respecto al voltaje de la resistencia. ........ V .... F.

9. En un circuito paralelo formado por Xc y R, la corriente del condensador se adelanta 90 , con respecto a la corriente de la resistencia. .................. V ... F.

10. Tanto en los circuitos serie y paralelo para calcular el ngulo de adelanto o a trazo se utiliza la funcin tangente. ........................................................... V ... F.

2.3 AUTOEVALUACION.

1. La corriente alterna es capaz de circular por un circuito capacitivo cuando se le aplica un voltaje senoidal de corriente alterna:

a) La gran magnitud del voltaje pico.

b) Que la variacin del voltaje produce una corriente de carga y descarga.

c) Que circula una corriente de carga cuando el voltaje disminuye.

d) Que circula una corriente de descarga cuando el voltaje aumenta.

2. Cuando la frecuencia aumenta, la capacitancia:

a) Aumenta.

b) Permanece constante.

c) Disminuye.

d) Aumenta slo cuando el voltaje tambin aumenta.

3) La reactancia capacitiva de un condensador de 0.1 F, a una frecuencia de un 1000 HZ es igual a:

a) 1000

b) 1600

c) 2000

d) 3200

80.

4. Dos reactancia de 1000 , estn conectadas en serie su reactancia equivalente es igual a:

a) 500

b) 1000

c) 1414

d) 2000

6. Cuando se le aplica el voltaje de una batera de dc, a travs de una capacitancia y despus que ha descargado la capacitancia, la corriente en el circuito depende de:

a) La corriente nominal proporcional por la batera.

b) Si es mayor la capacitancia.

c) Si es menor la capacitancia.

d) Si es cero con cualquier valor de capacitancia.

7. En un circuito excitado por una onda senoidal donde Xc y R, estn conectados en paralelo:

a) El voltaje a travs del condensador se retrasa 90 , con respecto al voltaje de la resistencia.

b) La corriente de la resistencia esta desfasada 90 , con respecto a la corriente del condensador.

c) La corriente de la resistencia y el condensador tienen la misma fase.

d) La corriente de la resistencia y el condensador estn desfasadas 180.

8. En un circuito senoidal formado por R y Xc, estn en serie y su valor es igual a 90 cada uno. El ngulo de fase es de?:

a) 90

b) 45

c) 0o

d) 90

a) La impedancia de una resistencia de 1K , en paralelo con una reactancia capacitiva de 1K , es de:

b) 500

c) 707

d) 1k

e) 2K

a) Cuando se aplica un voltaje de 100 voltios, a dos condensadores en serie cada uno 5 F, el voltaje a travs de cada condensador es de:

b) 5 V

c) 33 1/3 v

d) 50 V

e) 66 2/3 v

81.

2.4 EJERCICIO.

a) Un condensador que tiene una reactancia capacitiva de 2000 , se conecta a una fuente de 9 voltios y una frecuencia de 1Khz.

b) Hacer el diagrama de fasorial.

c) Cul es el valor de corriente que pasa por l?.

1. Cul es frecuencia de la corriente?.

a) Por un capacitor conectado a la lnea de alimentacin de 120 voltios y una frecuencia de 60 Hz, circula una corriente de 0.4 amperios.

b) Cul es el valor de Xc y C?.

2. Cul es valor de C, necesario para duplicar la corriente?

a) Un condensador de 2 F se conecta en serie con otro de 4 F. La frecuencia es de 5Khz.

b) Cul es el valor de la CT?.

c) Cul es el valor de la XcT?.

d) Calcular el valor de Xc1 y Xc2.

e) Verificar que la suma sea igual XcT.a) Se conectan tres reactancia capacitivas, cada una de 600 , en paralelo:

b) Cul es el valor de la reactancia equivalente?.

c) Si la frecuencia del voltaje aplicado es de 800 kHz. Cul es la capacidad de cada condensador?,

d) Cul el valor de la capacitancia equivalente de los tres condensadores en paralelo?.

a) 5.Por qu se mide la reactancia capacitancia en ohmios.

b) Indique dos diferencias entre la capacitancia y la reactancia capacitiva.

3. Una resistencia de 1500 , y un capacitor de 0.01 F, se conectan en serie a una fuente de 30 voltios que tiene una frecuencia de 8 Khz. Calcular Xc, ZT, IT, VR, Vc, y el ngulo de fase y hacer el diagrama vectorial.

a) Una resistencia de 500 , est en serie con una reactancia de 300 , estn conectados a un voltaje de 120 voltios a una frecuencia de 60 Hz Encontrar ZT, VR, Vc, IT, el ngulo de fase.

4. Calcular el valor C.

5. Dibuje un diagrama donde se muestre un capacitor en serie con una resistencia de 20 K , conectadas a una fuente de corriente alterna de 10 voltios. Cul es el valor C, necesario para las cadas de voltajes a travs de R y Xc, sean iguales, con frecuencias de 100 Hz y 100 Khz.

a) Una resistencia de 40 , y una reactancia de 30 , estn conectadas en paralelo a una fuente de voltaje senoidal de 100 voltios.

b) Dibuje un diagrama.

c) Calcular la corriente que circula por cada rama.

d) Cul es el valor de la corriente total?.

e) Hallar la impedancia.

f) Cul es el ngulo de fase del circuito?,

g) Compare el voltaje a travs de la R con el voltaje a travs de Xc.

82.

2.5. ACTIVIDADES A REALIZAR

s

eor estudiante durante el proceso de enseanza y aprendizaje debe seguir las siguientes instrucciones del texto y el profesor. (( ANIMO SEOR ESTUDIANTE! Pasos a seguir:

1. Leer y seguir las instrucciones escritas del texto.2. 3. Practicar la lectura comprensiva del texto.4. 5. Debe tener claro lo que es la reactancia capacitiva, impedancia y la conexin en serie y paralelo, clculos de la corriente IR y Ic y el ngulo de fase para uno de los circuitos.

4. Debe consultar los mismos conceptos en otros textos.

5 Debe tener claro el manejo y uso de los instrumentos de medicin.

6. Debe consultar cual es la aplicacin y para que sirve estos circuitos.7. 8. Resolver los ejercicios y evaluaciones propuestas al iniciar su trabajo de laboratorio y entrgalos como preimforme tiene un valor del 40%.

2.5. 1 DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD.

a) I. Medir el efecto del cambio de frecuencia en la corriente de la reactancia capaciitiva.

b) Armar el siguiente circuito

Figura 10. Medicin de voltaje alterno en un condensador.

c) Ajuste el generador de funciones a un voltaje de salida a 3.6Vac o 10 Vp-p

d) Ajuste las frecuencias del generador como se indica la siguiente tabla 1, para un condensador de 0.1 F

e) Mida la corriente que circula por circuito a diferentes frecuencias.

f) Calcular el valor de XC, para cada una de las frecuencias.

g) Hacer los mismos pasos para condensador de 1 F.

h) Llenar la siguiente tabla 1.

83.

Frecuencia60Hz100Hz200Hz300Hz400Hz500Hz700Hz800Hz1KHz10Khz

Corriente medida(IT)

Calcular la XC

II. Medir el efecto de la reactancia capacitiva en el flujo de la corriente en los circuitos R-Xc, en serie.

1). Armar el siguiente circuito R-Xc en serie

Figura 11. Medicin de un voltaje y una corriente en un circuito resistivo.

a) Ajuste el voltaje de salida del generador de funciones a 3.6Vac, o sea un voltaje de 10Vpp, a una frecuencia de 300Hz y 1KHz

b) Mida y calcules la corriente que pasa por el circuito (I calculada):______________ (I medida):_____________

2. Armar el siguiente circuito

Figura 12. Medicin de corriente alterna en un circuito Xc y R.

a) Ajuste el voltaje de salida del generador de funciones a 3.6Vac, o sea un voltaje de 10Vpp, a una frecuencia de 300Hz.

b) Mida y calcular la corriente que pasa por el circuito (I calculada):_________ (I medida):_____________

c) 84.

d) Que efecto produce la reactancia capaciitiva en el circuito con respecto a la corriente total?

e) Vare la frecuencia del generador a 1Khz

f) Mida y calcular la corriente que pasa por el circuito (I calculada):___________ (I medida):_____________

g) Calcular la impedancia total para las dos frecuencias.

h) Repita los pasos para un condensador de 1 F

III. Verificar las cadas de voltajes en el circuito R-Xc en serie.

a) Figura 13. Medicin de cadas de voltaje en un circuito R, Xc, en serie.

b) Armar el siguiente circuito.

c) b) Ajuste el generador a un voltaje de 3.6Vac a una frecuencia de 300Hz

d) Mida la cada de voltaje en la resistencia(VR):__________

e) Mida la cada de voltaje en la reactancia capacitiva (Vc):________

f) Vare la frecuencia del generador a un 1KHz

g) Mida la cada de voltaje en la resistencia(VR):__________

h) Mida la cada de voltaje en la capacitiva capacitiva (Vc):________

i) Hacer un diagrama vectorial para representar estos voltajes.

j) Repita los pasos para un condensador de 1 F

IV Mostrar la relacin de fase de adelanto y atraso entre la corriente y el voltaje aplicado, en un circuito R-Xc en serie.

a) Arme el circuito se indica en la figura

Figura 14. Medicin del ngulo de atraso en un circuito R, Xc en serie.

85.

b) Ajuste el generador a un voltaje de 3.6 Vac, a una frecuencia de 300Hz y 1Khz.

c) Calcule y mida el ngulo de fase ( ( calculado):______(( medido):________

d) Hacer un diagrama de vectores de VR Vce) Repetir los pasos para un condensador de 1 F.

2.5.2 CIRCUITO R y Xc CONECTADOS EN PARALELO

V. Medir el efecto de la reactancia capacitiva en el flujo de la corriente en los circuitos R-Xc, en paralelo.

a) Armar el siguiente circuito R-Xc, en paralelo.

Figura 15. Medicin de corriente IT, IR, Ic, en un circuito de R y Xc en paralelo.

c) b) Ajuste el voltaje de salida del generador de funciones a 3.6Vac, osea un voltaje de 10Vpp, a una frecuencia de 300Hz.

d) Mida y calcular la corriente total que pasa por el circuito (IT calculada):_______ (IT medida):_____________

e) Mida y calcule la corriente que pasa por la rama de la resistencia: (IR calculada):_______ (IRMedida):____________

f) Mida y calcule la corriente que pasa por la rama de la reactancia capacitiva:(IX ccalculada):_______(Ixc Medida):____________

g) Que efecto produce la reactancia capacitiva en el circuito con respecto a la corriente total?

h) Vare la frecuencia del generador a 1Khz

i) Mida y calcular la corriente total que pasa por el circuito (I calculada):_______ (I medida):_____________

j) Mida y calcule la corriente que pasa por la rama de la resistencia: (IR calculada):_______(IRMedida):____________

k) Mida y calcule la corriente que pasa por la rama de la reactancia capacitiva:(Ixc calculada):_______(Ixc Medida):____________

f) Calcular la impedancia total para las dos frecuencias.

g) Calcule el ngulo de fase ( ( calculado):__________

h) Hacer un diagrama de vectores de IR IXc, en paralelo.i) Hacer los mismos pasos para un condensador de 1 F.

86.

2.5. 3 INFORME

Todo alumno deben de entregar:

Clculos, mediciones y esquemas de los circuitos.(25%)

Sntesis de los circuitos(25%)

Resolver la evaluacin(25%)

Conclusiones(25%)

2.5.4 EVALUACION FINAL

1. Por qu el voltaje y la corriente a travs de una resistencia tiene el mismo ngulo de fase?.

2. Dibuje un diagrama vectorial donde demuestre una capacitiva conectada a travs de una fuente voltaje alterno indicando el defasaje del voltaje con respecto a la corriente.

3. de que factores determina la reactancia capacitiva?.

4. La reactancia capacitiva es directamente a que trminos.

5. La corriente total de un circuito R-Xc , en serie aumenta cuando variamos que trmino.

6. Cul es la diferencia hay entre un circuito serie y paralelo conformado por R-Xc?.

7. Cmo se calcula el ngulo en un circuito serie y paralelo formado por R-Xc?.

8. Cul es diferencia que cuando se coloca una reactancia capacitiva cuando la conectamos en un voltaje alterno o continuo?

9. Defina l termino de impedancia.

10. Cmo se calcula la impedancia en un circuito serie y paralelo formado por R-Xc?.

87 1. OBJETIVOS