CORRIENTE ALTERNA
UNIVERSIDAD DEL VALLE DEPARTAMENTO DE FÍSICA CAMILO ANDRES CHAVEZ CHAVEZ 0032627 LEONID MILFRED IPAZ IPAZ
0025577
JOHNNA JOHNN ATAN TAN KLUSMAN
0037121 00371 21
RESUMEN: En esta práctica de laboratorio, estudiamos la dependencia que tienen los voltajes voltajes con la frecuencia frecuencia y la dependencia dependencia que tiene un ángulo ángulo Φ con lo parámetros de un circuito, esto lo realizamos para un circuito RC.
Util Utiliz izam amos os un oscil oscilos osco copi pio, o, una una caja caja varia variabl ble e de conde condens nsado adore res s y de resiste resistenci ncias as para constr construir uir el circuit circuito, o, con el oscilo osciloscop scopio io se estudi estudio o la dependencia de la amplitud de voltaje en los elementos de un circuito con la frecuencia de la seal ampliada
OBJETIVOS
Estudiar en los circuitos RC la dependencia de los voltajes en la resistencia R y el capacitor C, cuando están e!citados por un voltaje arm"nico.
#eterminar la dependencia de la fase φ con la frecuencia de la seal aplicada y los parametros del circuito.
MARCO TERICO $a corriente alterna se caracteriza por su
intensidad variable .
%uede
representarse por una funci"n peri"dica de tiempo, y el sentido de corriente cambiará de signo en el curso de un per&odo '() con una frecuencia *+-( erz '/z)0 equivalente a un per&odo por segundo. En una corriente alterna peri"dica, la intensidad i puede representarse como sinusoidal del tiempo por la ecuaci"n1 i + 2m sen'3t 4Φ )0 donde 3 +56*. $a $ey de 7m es aplicable en corrientes alternas siempre y cuando no tengan lugar, en ninguna parte del circuito, los fen"menos de autoinducci"n o de capacidades.
Considerando un circuito RC o R$, donde C es la capacitancia y $ es la inductancia, vemos que la corriente en el circuito
i
't), sea arm"nica pero
desfasada un ángulo Φ con respecto al voltaje aplicado. 8iguiendo las leyes de 9ircoff de los voltajes se cumple que para RC1
: para R$1
T!" # $%RC&
'0 $CV0 ()* #+
T!" #$ %,- R+
I0 $ .V0 - %L/ *" #0
Un circuito de corriente alterna se compone de los elementos usuales de un circuito y además de un generador que brinda la corriente alterna.
El principio basico de un generador de corriente alterna es una consecuencia directa de la ley de inducci"n de *araday.
Cuando una bobina se ace girar en un campo magnetico a frecuencia angular
constante, un voltaje sinusoidal '*em) se induce en la bobina, este
voltaje instantaneo ; es1
V $ V! *" 4 #onde ;ma! es el voltaje de salida ma!imo del generador de corriente alterna o la amplitud de voltaje.
$a frecuencia angular esta dada por1
$ 2 $ .2 / - T #onde f es la frecuencia de la fuente y ( es el periodo.
Circuito compuesto por un resistor R conectado a un generador de corriente alterna C<.
MATERIALES
7sciloscopio
=enerador de seal sinusoidal
Resistencia de >> a>>>>>?
Capacitor de >. a>> n*
2nductor
Cables de cone!i"n
PROCEDIMIENTO EPERIMENTAL #ividimos la practica en dos procedimientos, en el primero montamos un circuito RC y para distintos valores de frecuencias 'desde >>/z asta >>9/z) med&amos en la pantalla del osciloscopio los voltajes pico a pico en el condensador ;Cpp y del voltaje aplicado ; 7pp, con estos datos se elaboro una tabla. %ara esto se uso una caja variable de condensadores y de resistencias para formar el circuito RC de la forma siguiente1
Circuito alterno RC
En la segunda parte se modifico el circuito de la forma siguiente1
para una frecuencia constante de 9/z, centramos una elipse y variábamos los valores de R, midiendo, sobre la pantalla del osciloscopio, la distancia entre los cortes que ac&a la elipse con el eje @ 'b) y midiendo su largo 'a)0 lo icimos para un circuito RC.
Elipse descrita en el osciloscopio.
Con los datos obtenidos se elaboro otra tabla
ANLISIS 8 RESULTADOS 1 Dependencia de la amplitud de voltaje con la frecuencia
Una vez montado el circuito RC se midio sobre la pantalla del osciloscopio los valores pico a pico en el capacitor Vcpp (circuitoRC) y el voltaje aplicado Vopp, con estos datos se elaboro la siguiente tabla.
T!9,! 1 F .KH/ ; 01
VC<< ; 001.V/
> 5> A> D> > > B> G> >>
>.AB >.A >. >.F >.> >.>B >.>B >.> >.>
V)<< ; 01.V/ .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 .5 C + GGn*
R + 5Ω
%ara realizar la grafica de $n ''; o - ;Co)5 H ) siguiente tabla a partir de la anterior.
T!9,! 2 L" ..V) - VC)/2 > 1/
L" =
D. D.5> .F .F B.5D B.> B.> B.G G.5
.>A .A 5.AF 5.5 5.BF 5.GG F.F F.5D F.FD
;s $n I
= .KH/ ; 01 5.B 5D. 5D.F FA.5 F.G AFG.B D>5. DD.D 5B.F
se elaboro la
?RAFICA 1 #e donde se resulta que la pendiente y el intercepto es1 L" ..V - V / > 1/
V* L" =
,> / 1 > / V V . . " L
y + ,.GG,A! H ,E.FGA
B C A 5 > >
D
,>
,D
L" =
$ 1@@ 9 $ > 173@
2. dependencia de la fase
con la relaci"n *"
$ 9 - ! calculamos
y su tangente a partir de las
primeras columnas de la siguiente tabla que se elaboro en la practica, para luego realizar la grafica de T!"
V* R para el circuito RC.
TABLA 2 ! ./
9 ./
. .B .G .> . .5 .F .> .5 .A B.> * + 9/z
T!" .
D.5 D. .> .A .A .D . .B .G .5 .
R .K /
.5F .AD . 5.5D 5.>B 5.>G 5.5 A.>G F.FD A.5 F.>A R =+ >>Ω
C .F/
R
GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G GG.G
A.D ABF.G D>>.> D5.5 D5.5 D5G.A DFD. DA>.G DAD.D DAG.F DD5.
5.> 5.D F.> F.D A.> A.D D.> D.D .> .D .>
?RAFICA 2
T!"B O V* RD D A
y + >.>5BF! H ,5.5F5
O F B " ! 5 T
, > AA>
AC>
AB>
D>>
D5>
DA>
R. /
#onde la pendiente y el intercepto son respectivamente.
$ 002 9 $ 1223
DC>
PRE?UNTAS
¿ Como se puede medir la resistencia interna del generador ?. Explique y verifique su método en el laboratorio.
%ara lograr medir la resistencia interna del generador, se puede acer mediante una adaptacion de esta al circuito de forma que quede en serie, es decir como si esta resistencia fuera e!terna de manera que la impedancia para el voltaje en nuestro circuito RC obedezca a la siguiente relaci"n.
V) $ V R V R ?RD VC V) $ RI I R ?RD .' - C/ Conociendo los valores de V)&& I& R& V C& podemos conocer el valor de la resistencia interna del generador.
Cuando el a! sobre la pantalla de osciloscopio dibuja la elipse" ¿ lo ace en el mismo sentido o en sentido contrario a las manecillas del reloj?. Explique.
tienen
valores negativos, indicando de esta forma que el voltaje esta sufriendo un retraso con respecto a la corriente.
#i la resistencia interna de la autoinducc$on no es despreciable" ¿ como cambia este valor la fase relativa entre el voltaje aplicado y la corriente en el circuito?. Explique.
Cuando se dice que la resistencia interna de la autoinducci"n no es despreciable solo se indica que ay simplemente una adici"n de una resistencia mas en serie para nuestro circuito, pero como se a visto anteriormente, la resistencia no influye de una manera directa sobre la fase, por lo cual podemos decir que la fase permanece invariable.
CAUSAS DE ERROR
Cuando estudiamos la dependencia de la frecuencia, en el circuito RC, las divisiones que se visualizaban entre pico y pico, que representan el voltaje para cada frecuencia, no variaba muco y era dif&cil obtener una medida e!acta.
Cuando se tomaron los datos para la dependencia de la fase en RC, al variar la resistencia las medidas de la elipse vistas en el osciloscopio no eran precisas.
Cuando realizamos la segunda parte del laboratorio, teniamos la elipse en la pantalla del osciloscopio y por causas que desconocemos, la elipse desaparecia y que daba solo un punto sobre la pantalla, esto ocurrio varias veces y se convierte en una causa de error, pues no era facil volver a enfocar la elipse en la forma que estaba originalmente.
CONCLUSIONES
En los circuitos RC, a medida que aumentamos el valor de la frecuencia, el valor del voltaje en el capacitor disminuye
%ara los circuitos RC, el voltaje del generador de seales es constante a pesar de que var&en sus frecuencias
Jotamos que la presencia de
los elementos, de circuitos no lineales,
capacitancia e inductancia, lograba que la corriente en los circuitos fuera arm"nica, aunque desfasada con un ángulo Φ con respecto al voltaje.
8e comprobo que para circuitos RC, se cumple la $ey de 9ircoff para las sumas de las ca&das de potenciales.
BIBLIO?RAFÍA
Enciclopedia
*&sica (omo 22, R.<. 8er3ay. Cap FF. F a edici"n , editorial Lc =ra3 /ill
=u&as de $aboratorio de *&sica 22, Universidad del ;alle, %g BAHGD.
