CONTENIDO
Resumen I.
Pag.
Objetivos de la practica
1.1 Objetivo General
2
1.2 Objetivos Específicos
2
II. Marco Teórico
2-6
III. Marco Conceptual
6
IV. Procedimiento Experimental
6-7
V. Análisis y tratamiento de datos
7-10
VI. Conclusiones
10-11
VII. Cuestionario
11
VIII.Bibliografía VIII. Bibliografía
11
IX. Anexos.
12
IX.TABLAS I; II; III, IV 8,9,10
X.GRAFICAS I y II
8,9
Oscilaciones electromagnéticas
I. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA: I.I Objetivo General.En esta practica de laboratorio el principal objetivo es poder verificar los tres tipos de respuestas en el comportamiento de un circuito RLC serie excitado por un voltaje constante.
I.II Objetivos Específicos.Es importante aprender el concepto de un circuito RLC y las distintas aplicaciones que este mismo presenta que son de gran utilidad, además de un correcto manejo del mismo.
II. MARCO TEÓRICO.Sea el circuito de la Figura 1, que ha permanecido como se muestra por mucho tiempo. Si en t=0, el conmutador S pasa de la posición 1 a la 2, a partir de ese instante se tendrá:
O sea:
O bien:
Donde
recibe el nombre de frecuencia natural no amortiguada y , el de constante
de amortiguación, siendo:
√ Para la ecuación (5), dependiendo de la naturaleza de las raíces de su ecuación características, pueden darse tres tipo de soluciones o respuestas de continuación: 1.- Respuesta sobreamortiguada: si (5) resulta ser:
⁄
; estas se describen a
, la solución de la ecuación
( ) [ ]
Donde :
2.- Respuesta con amortiguacmiento critico. Si
ó
(valor conocido
como resistencia critica) la solución de la ecuación (5) es:
Donde:
3.- respuesta subamortiguada u oscilatoria. Si
, la solución de la
ecuación (5) es:
Donde:
y
Esta ultima es la frecuencia natural amortiguada. El periodo de las oscilaciones viene dado por:
En la Figura 2 se representa los tres tipos de respuesta de Vc.
Para el análisis práctico como de un circuito como el de la figura 1, la fuente de tensión continua V y el conmutador S pueden reemplazarse por un generador de funciones que entregue una onda cuadrada oscilando entre 0 y V; de esta manera el voltaje sobre el capacitor se hace periódico y puede ser estudiado con un osciloscopio. En tal caso, puede ser necesario considerar la resistencia resistencia de salida del generador de funciones, funciones, asi como la resistencia óhmica del inductor. Además, resulta útil la inclusión de un resistor de resistencia variable que facilite la obtención de los tres tipos de respuesta. En la Figura 3 se tiene un circuito que emplea un generador de funciones, con su resistencia de salida, óhmica del inductor,
fija,
, mostrada explícitamente. Del mismo modo se muestra la resistencia .
El circuito también incluye un resistor de resistencia variable,
, y otro de resistencia
. Si las resistencias presentes se reúnen en una resistencia total,
circuito es similar al de la Figura 1 y todo el análisis realizado para aquel caso es valido para este, siempre que se sustituya R por En el caso oscilatorio,
.
pueden determinarse experimentalmente midiendo el
periodo T y el primer máximo del voltaje sobre el capacitor, designado siguientes ecuaciones:
, con las
, el
y
III. MARCO CONCEPTUAL.CONCEPTUAL.Este laboratorio trata de poder verificar el comportamiento de los diferentes tipos de respuesta que hay en el circuito RLC cuando se manda una onda cuadrada desde el generador de funciones y que se podrá apreciar en el osciloscopio. De esta manera se podrá estudiar el comportamiento que hay en respuestas amortiguadas, sobre amortiguadas todo haciendo variar la resistencia variable.
IV. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.
Obtener del generador de funciones una onda cuadrada que oscile entre 0.0 (V) y +4.0 (V) a una frecuencia de 400 (Hz).
Montar el circuito de la Figura 4. En el osciloscopio, usar como señal de disparo la señal del canal 1 con pendiente positiva y ajustar el nivel de disparo al minimo posible.
Respuesta sobre amortiguada
Ajustar
a su valor máximo. Llenar la Tabla 1 de la hoja de datos midiendo el voltaje
sobre el capacitor para diferentes instantes de tiempo. Medir
.
Respuesta con amortiguamiento critico
Calcular el valor de
que haga que la resistencia total en el circuito sea igual a la
resistencia critica. Ajustar
al valor calculado, anotar su valor medido y llenar la
Tabla 2 en forma similar a la Tabla 1. Respuesta subamortiguada
Ajustar
a su valor minimo. Llenar la Tabla 3 tomando datos en los puntos
correspondientes a los minimos, máximos e intersecciones con el nivel +4.0 (V) del voltaje sobre el capacitor. Medir
VI. ANÁLISIS Y TRATAMIENTO DE DATOS.1. Elaborando una nueva tabla:
,Ty
.