Laboratorio de Electricidad PRACTICA - 14 CARACTERISTICAS DE UN CIRCUITO SERIE RLC

Transcripción

1 PACTICA - 14 CAACTEISTICAS DE UN CICUITO SEIE LC I - Finalidades 1.- Estudiar los efectos sobre la corriente alterna en un circuito serie, con resistencia, autoinducción y capacidad (LC). 2.- Comprobar experimentalmente que la impedancia en un circuito serie LC viene dada por la fórmula: b Z?? X? X g 2 2 L C II - 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 4'7 K?, 1/2 W 1 Condensador poliester, 0'47?F, Inductancia (self) T-7 1 Interruptor a bola 2 Puentes P Cable, 600 mm, color rojo 1 Cable, 600 mm, color negro III - Generalidades Con el fin de comprender mejor los efectos que sobre la corriente alterna producen en los circuitos los componentes LC conectados en serie, es necesario considerar el que produce separadamente cada uno de ellos. Los efectos de una resistencia en un circuito de alterna, son los mismos que produce en un circuito de continua, ya que la tension 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. Cuando 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. La reactancia Práctica nº 14 Pág. 78

2 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 angulo de 90º. En tanto que un circuito serie C, la corriente adelanta a la tensión en un angulo menor de 90º. Los 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 L, la corriente retrasa a la tensión en un angulo menor de 90º. Los 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 L y X C, correspodiente a un circuito serie LC. XL 0 XC La resultante de la diferencia de los vectores representativos de X L y X C, tiene la misma dirección y sentido que el valor de la reactancia mayor. Supóngase que, como se aprecia en la figura anterior, X L sea mayor que X C. El diagrama vectorial puede ser representado como en la siguiente figura. Esta figura representa un circuito inductivo, cuya reactancia es la diferencia entre X L y X C. El efecto es el mismo que si L y C del circuito serie LC, hubiesen sido sustituídos por una inductancia cuya reactancia fuese igual a X L -X C. XL-X C Z 0 De esta figura deducimos el valor de la impedancia del circuito LC serie: b Z?? X? X g 2 2 L C Esta fórmula es válida tanto si X L es mayor que X C, como si es menor, dado que el término reactivo está elevado al cuadrado y por consiguiente será siempre positivo, o cero cuando X L = X C. En esta práctica se determinará en principio, la corriente en un circuito L serie. Luego se conectará en serie con L y un condensador C y se medirá de nuevo la corriente. Si X L es mayor que X C, circulará más corriente en el circuito serie LC que en el circuito L, debido a que la Práctica nº 14 Pág. 79

3 impedancia de aquél es menor que la de éste. Los datos obtenidos se utilizarán para comprobar la fórmula de la impedancia del circuito LC serie. I - Procedimiento 1.- Conectar el circuito de la figura (lámina 14.1). Ajustar la tensión a 18 cresta a cresta. A T7 18. cresta a cresta 50 Hz L C S 4'7 K? B 2.- Medir y anotar en la tabla las tensiones y, L en bornes de y L respectivamente. L I? Calcular la corriente I 1 en el circuito y anotar su valor en la tabla. 4.- Conectar una sonda del osciloscopio para medir la tensión de alimentación (entre A y C), y la otra sonda para medir la tensión en la resistencia (entre B y C). Dibujar un periodo completo de cada forma de onda. 5.- Con las formas de onda anteriores calcular el desfase existente entre ambas. 6.- Desconectar uno de los puentes del circuito y conectar en su lugar un condensador de 0'47?f como se muestra en la figura (lámina 14.2). A C 0'47?F T7 18. cresta a cresta 50 Hz L C S 4'7 K? B Práctica nº 14 Pág. 80

4 7.- Medir y anotar en una tabla los valores de,, L y C. Calcular la corriente I 2 en el circuito serie LC, utilizando el valor medido de y el nominal de. Calcular los valores de X L y X C utilizando el valor hallado de I 2 y los valores medidos de L y C. Anotarlos en la tabla. L C I? X 2 L L C? I 2 X C? I Determinar la impedancia Z de este último circuito LC, utilizando la fórmula: Z? I 9.- Calcular la impedancia Z utilizando la fórmula siguiente. Emplear los valores de X L y X C hallados en la operación nº 6. b Z?? X? X 2 g 2 2 L C 10.- Conectar una sonda del osciloscopio para medir la tensión de alimentación (entre A y C), y la otra sonda para medir la tensión en la resistencia (entre B y C). Dibujar un periodo completo de cada forma de onda Con las formas de onda anteriores calcular el desfase existente entre ambas. Práctica nº 14 Pág. 81

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