UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULT ACULTAD DE ING. MECÁNICA ME CÁNICA Y ELÉCTRICA ELÉCTR ICA
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I LABORATORIO Nº 2: LEY DE OHM 1. OBJETIVOS
Comprobar en forma experimental la Ley de Ohm en circuitos de corriente alterna
Determinar el valor de la impedancia impedancia en cada circuito
2. FUNDA FUNDAMEN MENTO TO TEÓR TEÓRIC ICO O LEY DE OHM EN CORRIENTE ALTERNA La intensidad de corriente que circula por un circuito de C. A. es directamente Proporcional Proporcional a la tensión V aplicada e inversamente proporcional a la !mpedancia ". La impedancia " es la dificultad que pone el circuito al paso de la corriente alterna debido a elementos pasivos como# una resistencia $ una bobina L o un condensador C. Por otra parte existen elementos activos que tambi%n oponen dificultad al paso de la corriente como# los motores los transformadores.
CIRCUITO RL EN SERIE
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&l circui! RL tiene un componente resistivo y otro inductivo '$ y L(. Aqu) partimos de la impedancia que ser* un n+mero comple,o. &l *n-ulo de desfase depende de la cantidad de componente inductivo que ten-a. " $ / 0l, como 0l 1 x L 'frecuencia an-ular por inductancia( podemos decir tambi%n " $ / '1 x L( , &ste n+mero comple,o lo podemos representar con el llamado tri *n-ulo de impedancia#
&n la ima-en 0 ser)a 0l si tuvi%ramos 0c 'parte capacitiva( 0 ser)a '0l20c(. 3e-+n este tri*n-ulo podemos convertir el n+mero comple,o en n+mero natural de la
si-uiente fórmula 'por Pit*-oras(. "4 $4 / 0l4
Podr)amos despe,ar " para calcularla.
La intensidad ser)a ! V 5 " que en instant*nea quedar)a#
i 'Vo x seno 1t( 5 '$ / 1L,( en comple,o. Podemos convertirlo en efica6 sustituyendo la " por la ra)6 cuadrada de '$ / 1L(. Los valores eficaces ser)*n V ! 5" o ! V5".
CIRCUITO RC &ste es i-ual solo que ahora tenemos 0c en lu-ar de 0l. Adem*s 0c 75'1C,( y por lo tanto " $ / 75'1C,( en numero comple,o. Pero si hacemos el trian-ulo de impedancias en este caso la " en n+mero natural ser)a# "4 $4 / '75'1C((4 Ves que es i-ual pero sustituyendo 0l por 0c que es 751C en lu-ar de 0l que es 1L.
Ahora vamos anali6ar los circuito $LC que son los m*s interesantes#
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CIRCUITOS RLC 3on los circuitos m*s reales. 8),ate que si te acostumbras hacer todo con los tri*n-ulos de impedancias de tensiones y de potencias es mucho m*s f*cil.
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". E#UI$OS% INSTRUMENTOS Y MATERIALES Autotransformador 9A:3;
VA
9ultitester Prase> P$2?@
Pin6a Amperim%trica Prase> P$2@
L*mpara !ncandescente 7BB
Condensador 7Bu8
=alasto B
Protoboard
Cables de conexión
&. $ROCEDIMIENTO .7.
Armar el circuito que se muestra a continuación y re-ular el volta,e de la fuente en ?B V. 9edir el valor del volta,e de la fuente el volta,e en cada elemento el valor de la corriente y anotarlos en la :abla <7. Aumentar el valor del volta,e de la fuente cada 7@ V y anotar nuevamente los valores medidos.
TABLA 1 CIRCUITO RESISTIVO ' CA$ACITIVO
Vfuente 'V(
Vr 'V(
Vxc 'V(
!ntensidad 'A(
7 4 H @ G
7BB.BBB 77.?BB 7HB.@BB 7@.BBB 7GB.BB [email protected]
F?.BBB I4.7BB 7BF.4BB 747.7BB 7HG.BBB [email protected]
GH.7BB GI.4BB [email protected] ?B.HBB [email protected] IB.BB
B.4HF B.4GB B.4? B.HB@ B.H47 B.HF
4
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Armar el circuito que se muestra a continuación medir el valor del volta,e de la fuente el volta,e en cada elemento el valor de la corriente y anotarlos en la :abla <4. Aumentar el valor del volta,e cada 7@ V y anotar nuevamente los valores medidos.
.4.
TABLA 2 CIRCUITO RESISTIVO ' INDUCTIVO
Vfuente 'V(
Vr 'V(
Vxl 'V(
!ntensidad 'A(
7 4 H @ G
7BB.?BB 77@.BB 7HB.BBB 7@.BB 7GB.@BB [email protected]
@B.@BB G7.IBB FH.GBB ?G.4BB I?.?BB 777.HBB
?B.HBB ?I.HBB IF.BB 7B@.?BB 77H.@BB 74B.?BB
B.7?I B.474 B.44? B.4@ B.4FB B.4?@
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.H.
Armar el circuito que se muestra a continuación medir el valor del volta,e de la fuente el volta,e en cada elemento el valor de la corriente y anotarlos en la :abla <H. Aumentar el valor del volta,e cada 7@ V y anotar nuevamente los valores medidos.
TABLA " CIRCUITO RESISTIVO ' CA$ACITIVO ' INDUCTIVO
Vfuente 'V(
Vr 'V(
Vxc 'V(
Vxl 'V(
!ntensidad 'A(
7 4 H @ G
7BB.4BB [email protected] 7HB.IBB 7@.7BB 7GB.7BB [email protected]
F?.IBB I4.7BB 7BG.4BB 77I.GBB 7HH.7BB 7F.HBB
G.BBB GI.FBB F@.@BB ?B.HBB [email protected] ?I.IBB
7BB.BBB 7B?.FBB 77F.BBB 74.HBB 7H7.BB 7H?.4BB
B.4H? B.4GF B.4?H B.4II B.H7 B.HH@
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(. CALCULOS Y RESULTADOS @.7.
Con los datos anotados en la :abla <7 determinar el valor de la impedancia resistencia y reactancia capacitiva para cada medida y completar la :abla
JALLA
!mpedancia total# Z =
Z =
•
R=
R=
V Fuente I
100 0.237
=421.941
Jallamos la resistencia#
V R I 78 0.237
•
=329.114
Jallamos la reactancia#
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Xc =
Xc =
V C I 63.1 0.237
•
θ= arctag (
(
θ= arc tag
=266.245
8inalmente el *n-ulo de la !mpedancia total#
− Xc R
)
)
−266.245
329.114
=−38.97
TABLA &: C)*cu*! +, *- I/,+-0ci- rc3 < E
Volta,e 'V(
7 4 H @ G
7BB.BBB 77.?BB 7HB.@BB 7@.BBB 7GB.BB [email protected]
@.4.
!mpedancia "total '( 47.I7 7.@H? @I.@BF F@.7B II.G?? @B.H4H
$esistencia '(
$eactancia 0c '(
Capacitancia 'M 8(
H4I.77 H@.4H7 HFF.G@ HIF.BI 4H.GFG HH.77
4GG.4@ 4GG.7@ 4G.HF 4GH.4FI 4GG.IF? 4GB.@7I
I.IGH I.IGG 7B.BH7 7B.BF@ I.IHG 7B.7?4
2H?.IF4 2HG.I4B [email protected] 2HH.@? 2H4.47F 2H7.B4@
Con los datos anotados en la :abla <4 determinar el valor de la impedancia resistencia y reactancia inductiva para cada medida y completar la :abla
HALLANDO IM$EDANCIAS% RESISTENCIA Y REACTANCIA INDUCTIVA •
Jallando la impedancia#
Z =
Z =
V FUENTE
100.80 0.189
I
=533.333
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•
Jallando resistencia# R=
R=
•
50.5 0.189
V R I
= 267.196
Jallando la impedancia en el balasto# Z =
Z =
80.3 0.189
V XL I
= 4 24.868
3abemos que el *n-ulo de la impedancia es ?BE# $esistencia# R = Z cos ( 80 ° ) =533.333∗cos 80 ° =92.612 $eactancia# X L 2= Z sen ( 80 ° )=533.333∗sen 80 ° =525.231
&ntonces el *n-ulo de la !mpedancia total#
θ= arctag (
θ= arctag
(
XL 2 ) R1 + R2
525.231
+
92.612 267.196
)=
55.58
TABLA (: C)*cu*! +, *- I/,+-0ci- r*3
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Volta,e 'V(
!mpedancia "total '(
7
7BB.?BB
@HH.HHH
4GF.7IG
4.?G?
I4.G74
@[email protected]
7.HIH
4
77@.BB
@.HB
4I7.I?7
47.44G
I.@4
@HG.BFB
7.44
H
7HB.BBB
@FB.7F@
H44.?BF
4F.7IH
II.B7B
@G7.@7H
7.?I
7@.BB
@F4.7
HHI.HFB
7G.@H@
II.BH
@GH.F
7.I@
@
7GB.@BB
@I.
[email protected]
4B.HFB
7BH.44
@?@.7H
7.@@H
G
[email protected]
G7.FHF
HIB.@4G
4H.?GB
7BG.F?
[email protected]?
7.GBG
@.H.
$esistencia !mpedancia $7 '( "4 '(
$esistencia $4 '(
$eactancia !nductancia 0L4 '( L4 'J(
Con los datos anotados en la :abla <H determinar el valor de la impedancia resistencia y reactancia para cada medida y completar la :abla
HALLANDO IM$EDANCIA% RESISTENCIA% REACTANCIA •
!mpedancia total# Z =
Z =
•
V FUENTE
100.2 0.238
I
= 421.008
Jallamos la resistencia# R =
V R I
1!
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R =
•
78.9 0.238
=331.513
Jallamos la reactancia# Xc = Xc =
•
64 0.238
V XC I
=268.908
Lue-o el módulo de la impedancia en el balasto# Z =
Z =
100 0.238
V XL I
= 420.168
3abemos que el *n-ulo de la impedancia es ?BE# $esistencia# R= Z cos ( 80 ° )=420.168∗cos80 ° =72.961 $eactancia# X L 2= Z sen ( 80 ° )= 420.168∗sen 80 ° = 413.785
An-ulo de la !mpedancia total#
θ= arc tag(
( XL 2 )−( Xc ) ) R + R 1
3
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θ= arctag
(
)
−268.908 =19.70 331.513 + 72.961
413.785
TABLA 4: C)*cu*! +, *- I/,+-0ci- r*c3 < E
Volta,e 'V(
!mpedancia "total '(
$esistencia $7 '(
$eactancia 0C4 '(
!mpedancia "H '(
$esistencia $H '(
7
7BB.4BB
47.BB?
HH7.@7H
4G?.IB?
4B.7G?
F4.IG7
7H.F?@
4
[email protected]
H7.G7
H.I
4G7.BI
BF.77G
FB.GI@
BB.IH7
H
7HB.IBB
G4.@
[email protected]@
4GG.F?
7H.4?
F7.FI7
BF.7F
7@.7BB
[email protected]?
BB.BBB
4G?.@G4
[email protected]
F4.7?I
BI.BH
@
7GB.7BB
@BI.?FH
4H.??@
4F7.G@G
7?.F7
F4.GGF
74.77
G
[email protected]
@4.F?
HI.FB7
4G?.H@?
74.@HF
F7.GHG
BG.4FB
@..
$eactancia 0LH '(
Con los datos obtenidos en la :abla <G determinar el valor de la impedancia total para cada medida reali6ando la suma de las impedancias de los H elementos. 9ostrar los resultados de la impedancia total en una tabla 'en forma rectan-ular y polar(. ":O:AL $7 / , 0C4 / "H
!mpedancia "total '(
$esistencia $7 $eactancia !mpedanci '( 0C4 '( a "H '( HH7.@7H H.I [email protected]@ BB.BBB 4H.??@ HI.FB7
4G?.IB? 4G7.BI 4GG.F? 4G?.@G4 4F7.G@G 4G?.H@?
$&C:A
POLA$
4B.7G? BF.77G 7H.4? [email protected] 7?.F7 74.@HF
4. CONCLUSIONES De forma pr*ctica se puede comprobar la L&K D& OJ9. Al comprobar los valores teóricos con los pr*cticos se puede ver un mar-en de error debido a q todos los instrumentos no son precisos esto debido a las resistencias q tienen los instrumentos.
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&n circuitos de corriente alterna vemos q intervienen las resistencias bobinas y condensadores.
5. BIBLIO6RAFIA Y LIN7O6RAFIA COJ&< C!$C;!:O3 &L&C:$!CO3 L!<&AL&3 CO$CO$A< C!$C;!:O3 &L&C:$!CO3 D& A.C. JOSEPH A. EDMINISTER, M .S. E. “Teoría y Problemas de Circi!os El"c!ricos#$Edi!. Series de com%e&dio Sc'am. http#55endrino.pntic.mec.es5,hemBB4F5electrotecnia5leyohmca.htm
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