Universidad Nacional Mayor de San Marcos Decana de América
Potencia eléctrica–Condensadores eléctrica–Condensadores y Bobinas en Circuitos de C.C. INT!"ANTS# Alferez Eyzaguirre Bryan Alberto
14200213
Arce Llantoy Luis Alberto
14200180
Caballero Hervias Cristina Viviana
1420023
Carrillo Estra!a "os# An!r#s
14200183
$nga Aliaga %ic&ar! "ans
14200048
TU"N$# Viernes 8 ' 10 a(
P"$%S$"# )uillen )uevara* Arnulfo Ali+io
&'()
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,niversi!a! -acional .ayor !e /an .arcos
*+eriencia N, -#
Potencia eléctrica–Condensadores y Bobinas en Circuitos de C.C. $BTI/$S
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.ostrar la +otencia el#ctrica co(o funcin !el voltae y !e la corriente* calculan!o y (i!ien!o la +otencia !isi+a!a en una resistencia confor(e au(enta el voltae
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e(ostrar el Voltae y Corriente !e carga y !escarga !e un con!ensa!or
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.ientras ue el ca(+o el#ctrico a+arece en el entorno !e cargas en re+oso* el ca(+o (agn#tico est5 liga!o a +orta!ores !e carga en (ovi(iento* esto es* a una corriente el#ctrica y vere(os el co(+orta(iento !e una bobina
MAT"IA0S INST"UMNT$S USAD$S
SISTEMA UNITR@IN
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,niversi!a! -acional .ayor !e /an .arcos
%UNDAMNT$ T1"IC$ C$NDNSAD$"S Los con!ensa!ores son estructuras en las ue se +ue!en al(acenar cargas el#ctricas en re+oso En su estructura b5sica* un con!ensa!or consta !e !os +lacas (et5licas ue re+resentan los electro!os !el con!ensa!or 6or (e!io !el aisla(iento !e las cargas se for(a una !iferencia !e +otencial el#ctrico 7tensin U entre los electro!os La i(agen siguiente (uestra co(o ee(+lo un con!ensa!or !e +lacas* con la su+erficie A y la !istancia entre +lacas d * ue +orta la carga 9 ebi!o al aisla(iento !e cargas se for(a un ca(+o el#ctrico entre las +lacas 7no re+resenta!o en esta i(agen
Q
C ∙ U
=
C =ε 0 ∙ ε T ∙
A d
Entre las +lacas* +or lo general* se encuentra un (aterial aislante* esto es* el ele(ento ue se conoce co(o dieléctrico 7no re+resenta!o en la +arte su+erior Entre la carga y la tensin e:iste una relacin lineal; es v5li!a la siguiente relacin La (agnitu! C re+resenta la capacidad !el con!ensa!or* y se e:+resa con la uni!a! faradio 7s<(bolo= > La ca+aci!a! !e un con!ensa!or se +ue!e asu(ir co(o constante* y !e+en!e ?nica(ente !e la estructura geo(#trica y !el !iel#ctrico e(+lea!o 6ara un con!ensa!or !e +lacas es v5li!a la siguiente relacin= En esta ecuacin* @0 es la constante el#ctrica !e ca(+o y +osee un valor !e 88421012 A/DV(* @r es el
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B$BINA N 0 CI"CUIT$ D C$""INT C$NTINUA Inductancia de una bobina "unto al ca(+o el#ctrico* ue a+arece +or ee(+lo entre las +lacas !e un con!ensa!or carga!o* e:iste en la electrotecnia un segun!o ti+o !e ca(+o en for(a !e ca(+o (agn#tico .ientras ue el ca(+o el#ctrico a+arece en el entorno !e cargas en re+oso* el ca(+o (agn#tico est5 liga!o a +orta!ores !e carga en (ovi(iento* esto es* a una corriente el#ctrica La in!uctancia L !e la bobina es* en este caso* un in!ica!or !e su ca+aci!a! +ara generar una tensin !e autoin!uccin 6ara una bobina alarga!a es v5li!a la siguiente relacin=
En esta ecuacin* F0 es la constante (agn#tica !e ca(+o* Fr la +er(eabili!a! relativa !el n?cleo !e la bobina* - el n?(ero !e es+iras* l la longitu! !e la bobina y A su seccin transversal 7v#ase la i(agen siguiente La uni!a! !e la in!uctancia es el &enrio 7s<(bolo H* 1 H G 1 VsDA ,na bobina tiene una in!uctancia igual a 1 H si !urante la (o!ificacin unifor(e !e la corriente ue fluye +or ella en 1 A +or segun!o* se in!uce una tensin !e autoin!uccin igual a 1 V
Cone*i2n y descone*i2n de una bobina /i una bobina se encuentra en un circuito !e corriente continua* la corriente ue fluye +or ella es constante to(an!o en cuenta* en +ri(er lugar* el +roceso !e cone:in !e (anera ue no se genera ninguna tensin !e autoin!uccin La bobina act?a* +or tanto* en este caso* co(o una resistencia &(ica* cuyo valor !e resistencia 7+or lo general (uy +eueo* resulta !el valor !e resistencia es+ec
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P"$CDIMINT$ 3 AN40ISIS D DAT$S Proceso de car5a del condensador en el circuito de corriente continua En el e:+eri(ento siguiente se !ebe analizar el +roceso !e carga !e un con!ensa!or !e 100 F> 7curva !e la tensin !el con!ensa!or y corriente !e carga .onte el circuito e:+eri(ental re+resenta!o a continuacin La siguiente figura ilustra el (ontae e:+eri(ental= Abra el instru(ento virtual Fuente de tensión continua* y seleccione los austes ue se !etallan en la tabla siguiente En +ri(er lugar* no conecte el instru(ento
Austes !e la fuente !e tensin continua %ango
10 V
Jensin !e sali!a
10V
Abra el instru(ento virtual Osciloscopio a trav#s !e la o+cin !e (en? Instrumentos I Instrumentos de medición I Osciloscopio* o ta(bi#n +ulsan!o la siguiente i(agen* y Austes !el oscilosco+io seleccione los austes ue se !etallan en la Canal A VD!iv tabla siguiente Canal B 200(VD!iv Base !e 200(sD!iv tie(+o .o!o !e KDJ*C o+eraci n Jrigger
Canal ADflanco ascen!enteD/$-)LED+re Jrigger 2
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A+liue a&ora un salto !e tensin al con!ensa!or* conectan!o la fuente !e tensin continua +or (e!io !e la tecla 6ME% Arrastre el oscilo gra(a obteni!o &acia la siguiente ventana
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*+erimento# 0a bobina en el circuito de corriente continua En el e:+eri(ento siguiente se analizar5 el +roceso !e !escone:in !e una bobina 6ara ello* en +ri(er lugar* se cargar5 la bobina con una tensin continua !e V y* a continuacin* se abrir5 el circuito !e corriente +or (e!io !e un rel# .onte el circuito e:+eri(ental ue se re+resenta a continuacin en la tareta !e e:+eri(entacin /4203A= Au< se !ebe cablear el rel# 1 !e (anera ue el claviero K48 !e la tareta !e e:+eri(entacin* en esta!o !e re+oso* se encuentre conecta!o al rel# con la sali!a / 7A-AL) ,J !e la interfaz La siguiente ani(acin ilustra el (ontae e:+eri(ental= Abra el instru(ento virtual >uente !e tensin continua*y seleccione los austes ue se !etallan en la tabla siguiente Encien!a a continuacin el instru(ento +or (e!io !e la tecla 6ME% Abra el instru(ento virtual scilosco+io* y seleccione los austes ue se !etallan en la tabla siguiente
A6ustes del oscilosco+io Canal A
2VD!iv
Base !e tie(+o
10μD!iv
.o!o !e o+eracin
KDJ* C
Jrigger
Canal ADflanco ascen!enteD+re trigger 2
Abra el +anel !e rel#s +or (e!io !e la o+cin !e (en? $nstru(entos I %el# o +ulsan!o la i(agen ue se encuentra a continuacin
Cortocircuite breve(ente el rel# 1 !el +anel +ara !esconectar la bobina !e la ali(entacin !e tensin Arrastre con el ratn el oscilogra(a obteni!o en la siguiente ventana* y vuelva a conectar el rel# en la +osicin inicial
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CUSTI$NA"I$ CUSTI$NA"I$ 7EL C-E-/A% (. 7Cu8l es la trayectoria de la curva de la tensi2n del condensador des+ués de 9ue se conecta la tensi2n continua: a /alta in(e!iata(ente a un valor !e a+ro:i(a!a(ente 10 V y se (antiene en este valor b Ascien!e lineal(ente &asta alcanzar un valor a+ro:i(a!o !e 10 V y se (antiene en este valor c Ascien!e e:+onencial(ente &asta alcanzar un valor a+ro:i(a!o !e 10 V y se (antiene en este valor ! Ascien!e e:+onencial(ente &asta alcanzar un valor a+ro:i(a!o !e 10 V y* a continuacin* vuelve a !escen!er a 0V
&. 7Cu8l es la trayectoria de la curva de corriente de car5a des+ués de 9ue se conecta la tensi2n continua: a urante to!o el +roceso !e carga se (antiene constante b En +ri(er lugar* salta a un valor (5:i(o y luego !escien!e lineal(ente &asta llegar a cero c Ascien!e e:+onencial(ente !e cero a un valor (5:i(o ! En +ri(er lugar* salta a un valor (5:i(o y* a continuacin* !escien!e e:+onencial(ente &asta llegar a cero
;. 7
>. 7
6er(anece constante Au(enta escien!e +aulatina(ente &asta llegar a 0 V 6ri(era(ente ascien!e y luego !escien!e &asta 0 V
). 7C2mo se +uede e*+licar esta reacci2n: a El con!ensa!or* una vez ue se &a retira!o la tensin !e ali(entacin* re+resenta una resistencia &(ica b El con!ensa!or se !escarga a trav#s !e la resistencia interna !e la (e!icin c El con!ensa!or (antiene su tensin +uesto ue la carga no +ue!e salir al e:terior Vuelva a conectar la fuente !e tensin continua +ara volver a cargar el con!ensa!or 6ara analizar la influencia !e la resistencia !e entra!a necesaria +ara la (e!icin 7A-AL) $-* se+are a&ora la cone:in con el claviero AN Vuelva a se+arar a&ora el cable ue va al claviero K43 A continuacin* conecte AN* slo breve(ente* +ara co(+robar la tensin !el con!ensa!or y (i!a la tensin en largos intervalos !e tie(+o
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-. 7
-o se observa ninguna !iferencia con la (e!icin continua La tensin !escien!e a&ora (5s r5+i!a(ente La tensin !escien!e a&ora (5s lenta(ente La tensin +er(anece a&ora constante
CUSTI$NA"I$ 7LA BB$-A (. 7Cu8l es la trayectoria de la curva de tensi2n en la resistencia de descar5a "&: a /alta a un eleva!o valor +ositivo y !escien!e a continuacin lenta(ente acerc5n!ose a 0 V b /alta a un eleva!o valor negativo y !escien!e a continuacin lenta(ente acerc5n!ose a 0 V c /alta in(e!iata(ente a 0 V 6er(anece constante A&ora* ree(+lace la resistencia !e !escarga= %2 G 00 O +or la resistencia %3 G 100 O y re+ita el e:+eri(ento Lleve el oscilogra(a a la siguiente ventana
&. 7C2mo var=a la curva de tensi2n: a -o var
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C$NC0USI$NS •
La +otencia el#ctrica nos +er(ite (e!ir la canti!a! !e trabao el#ctrico ue
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realiza un fluo !e electrones sobre un !is+ositivo o ele(ento resistivo La +otencia el#ctrica +ue!e ser e:+resa!a co(o una funcin cua!r5tica o
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co(o una funcin !e+en!iente en for(a !irecta !e la !iferencia !e +otencial a+lica!a a un ele(ento La (5:i(a !isi+acin !e la energ
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!e un fluo !e electrones* se +resenta en un circuito el#ctrico serie A un con!ensa!or se le so(ete a una 7!!+ entre sus +lacas* #ste a!uiere
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o al(acena una carga el#ctrica en for(a !e ca(+o el#ctrico A esta +ro+ie!a! se le !eno(ina ca+acitancia A una bobina se le &ace circular una corriente continua esta se co(+orta* a efectos resistivos* co(o un &ilo con!uctor y ofrece al +aso !e la (is(a una resistencia ue !e+en!er5 !el (aterial con!uctor* ya sea !e cobre* +lata* alu(inio* etc
