Laboratorio de Electricidad PRACTICA - 12 REACTANCIA DE UN CONDENSADOR Y CARACTERÍSTICAS DE UN CIRCUITO SERIE RC

Transcripción

1 PATA - 12 EATANA DE UN ONDENSADO Y AATEÍSTAS DE UN UTO SEE - Finalidades 1.- Determinar la reactancia capacitiva (X ) de un condensador. 2.- omprobar la fórmula: X? 1?? 3.- Determinar experimentalmente la impedancia () de un circuito serie omprobar la fórmula de la impedancia en un circuito serie:?? X - Material necesario 1 Panel universal de conexión P-110 Nº 1 Fuente de alimentación: Tensión alterna aislada, 18 (cresta a cresta) 50 Hz. 1 Multímetro electrónico digital Nº 1 Multímetro electrónico analógico Nº 1 Osciloscopio Nº 1 esistencia carbón 100 K?, 1/2 W 1 ondensador poliéster, 0'1?F, ondensador poliéster, 0'047?F, ondensador poliéster, 0'01?F, nterruptor a bola 5 Puentes P able, 600 mm, color rojo 1 able, 600 mm, color negro - Generalidades En una práctica anterior estudiábamos cómo una inductancia se oponía a todo cambio de la corriente en un circuito de alterna. Un condensador se opone a todo cambio de tensión. En el primer caso, las variaciones de corriente creaban en la inductancia una tensión que se oponía (Ley de Lenz) a la causa que las producía; oposición que viene dada por X L, (reactancia inductiva), y se expresa en ohmios. En el caso de un condensador, esta oposición es la denominada reactancia capacitiva X y asimismo su valor se expresa en ohmios. Al igual que en el caso de un inductor, la reactancia capacitiva debe medirse indirectamente por sus efectos sobre la corriente en un circuito de alterna. Práctica nº 12 Pág. 68

2 El valor de X es función de la frecuencia y viene dado por la expresión: X? 1?? o bien X? 1 2?? f? (1) En ella, X se expresa en ohmios, en faradios y f en ciclos por segundo o Hz. Si el valor de está expresado en?f (microfaradios) el valor de X se halla directamente utilizando la fórmula: 6 10 (2) X? 2?? f? De (1) y (2) deducimos que Xc es inversamente proporcional a f, es decir, cuanto más elevada sea la frecuencia más pequeña será la reactancia de un condensador y viceversa. Por tanto, la corriente continua no circula a través de un condensador. En el circuito de la figura, por tratarse de un circuito serie, la corriente que circula a través de y de es la misma. Por medio de él, es posible determinar el valor de X, midiendo la tensión en bornes de y la tensión existente en los de. A S v 18 cresta a cresta 50 Hz B Para determinar la corriente en el circuito, se sustituyen el valor conocido de y el valor medido de en:? (3) Determinada, hallamos X sustituyendo e en la fórmula: X Por igualación de (3) y (4), y despejando X, tenemos: lo que nos permite hallar X sin calcular el valor de. X? (4)?? (5) Una vez determinada X es fácil hallar, sustituyendo los valores de X y f en: 1? 2?? f? X Práctica nº 12 Pág. 69

3 Una vez hallado el valor de X, puede comprobarse la validez de la fórmula (1), comprobando ambos valores: el de X determinado por la fórmula, y el hallado experimentalmente. Para ello, el valor de debe ser conocido, o bien, medido. En el circuito, la oposición total al paso de la corriente alterna es la denominada impedancia () del circuito. es una magnitud vectorial y su valor en un circuito viene dado por la expresión: 2 2?? X (6) La ley de Ohm se hace extensible a los circuitos de alterna y establece que:? (7) donde es la tensión aplicada e la corriente en el circuito. El procedimiento experimental para determinar consiste en medir y despejar utilizando la fórmula (7). omparando este valor de con el obtenido por la fórmula (6), será posible verificar la validez de esta fórmula. 0 X - Procedimiento 1.- onectar el circuito de la figura. Utilizar como valores: =0'1?F y =100 K?. Debe ajustarse la tensión a 18 cresta a cresta (6'3 eficaces). A S v 18 cresta a cresta 50 Hz B 2.- Medir con el osciloscopio y anotar en una tabla las tensiones en bornes de y en bornes de. Medir y dibujar la tensión aplicada al circuito. alcular la frecuencia y el valor de la corriente en el circuito utilizando la fórmula (3). ondensador f (Hz) 0'1?F Práctica nº 12 Pág. 70

4 3.- epetir la operación anterior para =0'047?F y =0'01?F. ondensador f (Hz) 0'047?F 0'01?F 4.- Por medio de los valores consignados en la tabla, calcular y anotar los valores de X de cada uno de los condensadores. Para ello deberán utilizarse las fórmulas (3), (4) y (5). Despejando en la fórmula (1) calcular el valor del condensador y compararlo con el valor del condensador utilizado. ondensador X 0'1?F 0'047?F 0'01?F 5.- alcular y anotar en la tabla el valor de X utilizando la fórmula (1) para cada uno de los condensadores. Empleando la fórmula (7), calcular y anotar en la tabla la impedancia de cada una de las combinaciones utilizadas. Utilizando la fórmula (6) calcular el valor de para cada una de las combinaciones empleadas en esta práctica. ondensador X (fórmula 1) (fórmula 7) (fórmula 6) 0'1?F 0'047?F 0'01?F 6.- onectar una sonda del osciloscopio para medir la tensión de alimentación (entre A y ), y la otra sonda para medir la tensión en la resistencia (entre B y ). Dibujar un periodo completo de cada forma de onda. Hacerlo para cada uno de los condensadores. 7.- on las formas de onda anteriores calcular el desfase existente entre ambas. Práctica nº 12 Pág. 71

5 Práctica nº 12 Pág. 72

6 Práctica nº 12 Pág. 73