Práctica E1: Características de un circuito serie RLC

Transcripción

1 aracterísticas de un circuito serie : Práctica E1 Práctica E1: aracterísticas de un circuito serie 1. Objetivos os objetivos de la práctica son: 1.- Medida del coeficiente de autoinducción de una bobina..- Estudiar los efectos sobre la corriente alterna en un circuito serie, con resistencia, autoinducción y capacidad (). 3.- omprobar experimentalmente que la impedancia en un circuito serie viene dada por la fórmula:. Material necesario El material para realizar la práctica es el siguiente:?? Z?? X? X 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 Osciloscopio Nº 1 esistencia carbón 4'7 K?, 1/ W 1 ondensador poliester, 0'47?F, Inductancia (self) T-7 1 Puentes P-44 1 able, 600 mm, color rojo 1 able, 600 mm, color negro 3. Generalidades on el fin de comprender mejor los efectos que sobre la corriente alterna producen en los circuitos los componentes conectados en serie, es necesario considerar el que produce separadamente cada uno de ellos. os efectos de una resistencia en un circuito de alterna, son los mismos que produce en un circuito de continua, ya que la tensión y la corriente alternas están en concordancia de fase, es decir, la resistencia pura no crea desfase entre la tensión y la corriente. Así, en un divisor de tensión alterna resistivo, las caídas de tensión (c.d.t.) producidas en cada una de las resistencias pueden ser sumadas aritméticamente para obtener el valor de la tensión aplicada. uando se conecta un condensador en serie con una resistencia, la reactancia del condensador junto con el valor de la resistencia, determinan el efecto sobre la corriente alterna. a reactancia capacitiva depende de la frecuencia, de aquí que los efectos de un condensador en un circuito serie, se determinen por su valor (capacidad) y por la frecuencia de la corriente en el mismo. En un circuito totalmente capacitivo, es decir, que sólo contenga capacidad, la corriente alterna adelanta a la tensión en un ángulo de 90º. En tanto que un circuito serie, la corriente adelanta a la tensión en un ángulo menor de 90º. os efectos de una inductancia conectada en serie con una resistencia en un circuito de alterna depende también de la frecuencia de la corriente y del valor de la inductancia. En un circuito totalmente inductivo, es decir, que sólo contenga inductancia, la corriente está retrasada respecto a la tensión en 90º. En un circuito serie, la corriente retrasa a la tensión en un ángulo menor de 90º. 1

2 Práctica E1: aracterísticas de un circuito serie os efectos sobre la corriente y la tensión en un circuito serie, producidos por la inductancia y la capacidad, son opuestos. Esto queda explicado en forma gráfica, en la representación vectorial de X y X, correspondiente a un circuito serie. a resultante de la diferencia de los vectores representativos de X y X, tiene la misma dirección y sentido que el valor de la reactancia mayor. Supóngase que, como se aprecia en la figura anterior, X sea mayor que X. El diagrama vectorial puede ser representado como en la siguiente figura. Esta figura representa un circuito inductivo, cuya reactancia es la diferencia entre X y X. El efecto es el mismo que si y del circuito serie, hubiesen sido sustituidos por una inductancia cuya reactancia fuese igual a X -X. De esta figura deducimos el valor de la impedancia del circuito serie:?? Z?? X? X X X 0 Esta fórmula es válida tanto si X es mayor que X, como si es menor, dado que el término reactivo está elevado al cuadrado y por consiguiente será siempre positivo, o cero cuando X = X. En esta práctica se determinará en principio, la corriente en un circuito serie. uego se conectará en serie con y un condensador y se medirá de nuevo la corriente. Si X es mayor que X, circulará más corriente en el circuito serie que en el circuito, debido a que la impedancia de aquél es menor que la de éste. os datos obtenidos se utilizarán para comprobar la fórmula de la impedancia del circuito serie. 4. Procedimiento 1.- onectar el circuito de la figura (lámina 1) a la tensión de 18 pico a pico. A X -X 0 Z T7 18. cresta a cresta 50 Hz S 4'7 K? B.- Medir con el osciloscopio y anotar en la tabla el valor eficaz de las tensiones, y en bornes del generador, la resistencia y la inductancia, respectivamente. Medir también el valor de la resistencia con el óhmetro digital. 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 y medir el ángulo de? desfase?. 3.- alcular la corriente I 1 en el circuito, la impedancia total y la impedancia de la bobina real (una bobina real además de coeficiente de autoinducción tiene resistencia) y anotar su valor en la tabla. I 1? Z? I 1 Z? I 1

3 aracterísticas de un circuito serie : Práctica E1 4.- alcular la impedancia compleja del circuito Z, la resistencia total del circuito T, la resistencia de la bobina, la reactancia de la bobina X, el coeficiente de autoinducción y la impedancia de la inductancia real Z. T??? jx Z? Z??? jx?? Z? Z? T? T? X Z 5.- Añadir al circuito un condensador de 0'47?F en serie, como se muestra en la figura (lámina ). A 0'47?F T7 18. cresta a cresta 50 Hz S 4'7 K? B 6.- Medir y anotar en una tabla los valores eficaces de las tensiones:,, y. 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, calcular el desfase existente entre? ambas. 7.- alcular la corriente I en el circuito serie, los valores de Z, Z y Z. Anotarlos en la tabla. omparar el valor de Z con el obtenido en el apartado 3. I? I Z? Z? Z I? I 8.- alcular la impedancia total del circuito utilizando la fórmula siguiente. Emplear los valores de y X hallados en la operación nº 4.???? Z??? X? X 9.- alcular teóricamente en el circuito de, la impedancia total y la corriente en el circuito. Para el cálculo tener en cuenta:??a tensión del generador ha de ser la utilizada en el circuito real.??el valor del condensador el indicado en el encapsulado del utilizado en el circuito.??el valor de la resistencia medirlo con el óhmetro o bien calcularlo con la ley de Ohm.??a bobina es real y por tanto tiene una resistencia conectada en serie. os valores son los calculados en el apartado nº 4. 3

4 Práctica E1: aracterísticas de un circuito serie olts/div= olts/div= olts/div= olts/div= olts/div= olts/div= 4

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