U.16 CIRCUITS DE CORRENT ALTERN. Plantejament del problema

Transcripción

1 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN. Circuit amb i C en corrent altern. Impedància. Angle de fase. Circuit amb i L en corrent altern. Impedància. Angle de fase 3. Circuit amb, L i C en corrent altern. Concepte general d'impedància. CICUIT AMB I C EN COENT ALTEN. IMPEDÀNCIA. ANGLE DE FASE Plantejament del problema olem estudiar un circuit amb resistències i condensadors en corrent altern. En els circuits de corrent altern, que consten de resistències i capacitats C, mai es compleix que la tensió de la font siga igual a la suma de les tensions parcials dels seus elements: sinó que es compleix: + C = + C D aquest resultat es dedueix el diagrama vectorial de les tensions, segons el qual hi ha un desfasament de 90 entre les tensions i C, que donen lloc a un desfasament ϕ entre la intensitat que circula i la tensió de la font: En un circuit C connectat a una tensió alterna, la Llei d'ohm s'expressa com: I = Z = + X C sent Z la impedància total del circuit i X c = C /I la reactància capacitiva (capacitància) del condensador. 6.

2 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN Material necessari cables de connexió condensador d µf font d alimentació regleta talla circuits (3) joc de resistències ( kω ;, kω ; kω ; 0 kω) panell de muntatges polímetre (3) Mètode experimental A. Efectueu el muntatge de la fig., segons l'esquema. a) Col loqueu el condensador d'µf en sèrie amb la resistència d' kω. b) Connecteu l'eixida de 6,3 ca. de la font d'alimentació als borns del panell de muntatges que s'indiquen. 6.

3 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN c) Connecteu tres polímetres en l'escala de ~ 0 ca., un d'ells en paral lel amb la font, un altre en paral lel amb la resistència i el tercer en paral lel amb el condensador. d) Tanqueu l'interruptor de la font d'alimentació i anoteu els valors dels tres voltímetres. e) epetiu les mesures utilitzant successivament les resistències de,kω, kω i 0 kω. (kω) () () - C () - C + ( ϕ(º), 0 f) Compareu amb + C i amb + són semblants dins d'un marge d'error del 0 %. g) Calculeu l angle de fase del circuit per a cada muntatge. C C). Determineu quines columnes h) Calculeu la intensitat que circula, a partir de la Llei d'ohm, i després els valors de la impedància i reactància del circuit. (kω) I = / (ma) Z = / I (Ω) X C = C / I (Ω), 0 Conclusions. En els circuits C, connectats a una tensió alterna, mai es compleix que la suma de les tensions parcials dels seus elements siga igual a la tensió de la font d'alimentació.. Les tensions de les resistències i els condensadores estan desfasades un angle de El desfasament entre la intensitat i la tensió de la font disminueix en l augmentar la resistència, suposant constant la capacitat del condensador. 6.3

4 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN. CICUIT AMB I C EN COENT ALTEN. IMPEDÀNCIA. ANGLE DE FASE Plantejament del problema olem estudiar un circuit amb resistències i inductàncies en corrent altern. En un circuit de corrent altern, que continga resistències i inductàncies L, mai es compleix que la tensió de la font siga igual a la suma parcial de les tensions dels seus elements: sinó que l'expressió que es compleix és: + L = + L Aquest resultat s'explica admetent que hi ha un desfasament de 90 entre les tensions i L, que dóna lloc a un desfasament ϕ entre la intensitat que circula i la tensió de la font. Per consegüent, la Llei d'ohm en corrent altern s'expressa com: I = Z + X sent Z la impedància i X L = L / I la reactància inductiva. = L 6.4

5 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN Material necessari cables de connexió bobina de 000 espires font d alimentació nucli en U nucli recte joc de resistències ( 0 Ω ; kω ;, kω ; kω) panell de muntatges polímetre (3) regleta talla circuits Mètode experimental A. Efectueu el muntatge de la fig., segons l'esquema. a) Situeu la bobina de.000 espires en el nucli del transformador en U, tancant la seua armadura amb el nucli recte. b) Munteu la resistència de 0Ω en sèrie amb la bobina. c) Connecteu l'eixida de 6,3 ca. de la font d'alimentació als borns del panell que s'indiquen. d) Connecteu tres polímetres en l'escala de > 0 ca., un d'ells en paral lel amb la font d'alimentació, un altre en paral lel amb la resistència i el tercer en paral lel amb la bobina. 6.5

6 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN e) Tanqueu l'interruptor de la font d'alimentació i anoteu els valors dels tres voltímetres. f) epetiu les mesures utilitzant successivament les resistències d' kω;, kω i kω. (Ω) () () L () + L + ϕ(º) g) Compareu amb + L i amb + són semblants dins d'un marge d'error del 0 %. h) Calculeu l'angle de fase del circuit per a cada muntatge. L L. Determineu quines columnes i) Calculeu la intensitat que circula, a partir de la Llei d Ohm, i després els valors de la impedància i reactància del circuit. (Ω) I = / (ma) Z = / I (Ω) X L = L / I (Ω), 0 Conclusions. En un circuit amb resistències i inductàncies, connectat a una tensió alterna, mai es compleix que la suma de les tensions dels seus elements és igual a la tensió de la font d'alimentació.. Les tensions de la resistència i inductància, respectivament, estan desfasades entre si un angle de El desfasament entre la intensitat i la tensió de la font disminueix en l augmentar la resistència, suposant constant la inductància. 6.6

7 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN 3. CICUIT AMB, L I C EN COENT ALTEN. CONCEPTE GENEAL D'IMPEDÀNCIA Plantejament del problema olem estudiar un circuit amb resistències, inductàncies i amb condensadores en corrent altern (circuit LC). En els circuits LC no es verifica la relació algebraica: sinó que l'expressió que es compleix és: + L + C = + L + C La darrera expressió suggereix que les tensions, en un circuit de corrent altern, estan lligades per la relació vectorial: = el diagrama del qual es mostra en la fig. : + L + C El desfasament entre la intensitat que circula i la tensió de la font ve donada per: tgϕ = L En un circuit LC, la Llei d'ohm s'expressa per: I = Z C + X sent Z la impedància total del circuit i X = LC / I = X L - Xc la seua reactància. = 6.7

8 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN Material necessari cables de connexió bobina de 000 espires font d alimentació nucli en U nucli recte joc de resistències ( kω ;, kω ; kω ; 0 kω) condensador d µf panell de muntatges polímetre (3) 6.8

9 Mètode experimental U.6 CICUITS DE COENT ALTEN A.3 Efectueu el muntatge de la figura tot col locant en sèrie la resistència d' kω, el condensador d' µf i la bobina de.000 espires. a) Situeu la bobina en el nucli del transformador en U i tanqueu la seua armadura amb el nucli recte. b) Connecteu l'eixida de 6,3 ca. de la font d'alimentació als borns del panell de muntatges que s'indiquen. c) Connecteu un polímetre en l'escala > 0 ca. en paral lel amb la font d'alimentació i l'altre, en la mateixa escala, en paral lel amb la resistència. d) Tanqueu l'interruptor de la font d'alimentació i anoteu els valors dels dos voltímetres. e) Desconnecteu el voltímetre de la resistència i mesureu, successivament, les tensions del condensador, de la bobina i del conjunt condensador-bobina. (kω) () () C () L () CL(), 0 f) epetiu les mesures utilitzant successivament les resistències de, kω, kω i 0 kω. g) Completeu el quadre següent i determineu quina columna és aproximadament igual a i quin a CL. Calculeu l'angle de fase del circuit per a cada muntatge: (kω) + L + C () L - C () ( ), 0 + ϕ(º) () L C 6.9

10 U.6 CICUITS DE COENT ALTEN h) Calculeu la intensitat que circula en cada muntatge, i després determineu els valors de la impedància i reactància del circuit: (kω) I= / (ma) Z= / I (Ω) X C = CL / I (Ω), 0 Conclusions. En els circuits LC la tensió de la font d'alimentació és igual a la suma vectorial de les tensions parcials dels seus elements.. La tensió total entre els extrems del conjunt condensador-inductància és igual a la diferència de les tensions parcials d'ambdós elements. Per consegüent, les seues respectives influències en l'angle de fase són oposades. L'angle de fase serà positiu quan la reactància inductiva siga major que la capacitiva, i negatiu en el cas contrari. B 6.0