Potencia Eléctrica-Condensadores y Bobinas en Circuitos de CC

Informe del Laboratorio de Electricidad y Magnetismo Física III Potencia Eléctrica-Condensadores y Bobinas en Circuitos de CC. Experiencia N°6 Integrantes: Ortega Cotrina aniel !on"ales !allegos !eraldine #alpica Calder$n %es&s 'lloa #ullisaca %orge (ando)al Baca !ean *ranco • • • •

•

In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

5 .

POTENCIA ELECTRICA – CONEN!AORE! " #O#INA! EN CIRC$ITO! E CC E%&eriencia N'( O#)ETI*O!

/. #ostrar #ostrar la potencia potencia eléctri eléctrica ca co,o co,o +unci$n +unci$n del )olta0e )olta0e y de de la corriente corriente11 calculando y ,idiendo la potencia disipada en una resistencia con+or,e

au,enta el )olta0e. 2. eter,inar eter,inar 3ue 3ue la resistenc resistencia ia de un +ila,en +ila,ento to de una una l4,para l4,para )ara )ara con la

te,peratura.

 e r i + i c a r

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3ue la resistencia del +ila,ento 7+oco8 no )ara lineal,ente con el

)olta0e aplicado. F+ndamento te,rica – Potencia el-ctrica

a potencia eléctrica es ,ayor ,ientras ,ayor sea la tensi$n y ,ayor sea la

corriente. Para la potencia P es )4lida la relaci$n:

a unidad de la potencia eléctrica recibe el no,bre de 9att 7981 el inglés 3ue la

cuo cien te '?> 1 se obti ene la rela ci$ n:

de+ini$. / 9 es la potencia de una corriente continua de /  con una tensi$n continua de / . a potencia absorbida por una carga se puede ,edir1 por tanto1 de ,anera indirecta con un )olt,etro y un a,per,etro. 'na ,edici$n directa de potencia se puede reali"ar por ,edio de un )at,etro1 el cual posee dos dos conexiones para la ,edici$n de corriente y la de tensi$n1 es decir1 presenta en total cuatro conexiones. a parte del )at,etro a la 3ue se aplica la tensi$n 3ue se 3uiere ,edir1

/

/

se deno,ina ra,al de tensi$n1 y la parte a la 3ue se aplica la corriente1 correspondiente,ente1 correspondiente,ente1 ra,al de corriente. En el caso de las l4,paras incandescentes y otros ,edios eléctricos de ser)icio

7por e0e,plo1 ,otores8 se indica +recuente,ente lo 3ue se deno,ina co,o potencia no,inal. ;sta indica la potencia 3ue puede soportar un co,ponente dentro de las

condiciones de ser)icio indicadas. (i en la +$r,ula anterior1 de acuerdo con la ley de O<,1 para la potencia1 se

ree,pla"a la tensi$n ' por el producto I = >1 se obtiene la ecuaci$n:

(i en la ecuaci$n inicial1 por el contrario1 se ree,pla"a la corriente I por el In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o #a gnetis,o *sica III

E%&erimento. Medici,n de &otencia

En el experi,ento siguiente se debe exa,inar la ,edici$n indirecta de la potencia

eléctrica por ,edio de una ,edici$n paralela de corriente y tensi$n. #onte el circuito experi,ental representado a continuaci$n:

En el caso de







,edici$n por ,edio de un a,per,etro )irtual1

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la siguiente ani,aci$n ilustra el cableado. (i desea reali"ar la ,edici$n por ,edio del #ult,etro #etra@it1 podr4 obser)ar

el cableado en la ani,aci$n siguiente. bra el instru,ento )irtual olt,etro 1 y el instru,ento ,per,etro B1 y

seleccione los a0ustes

/ al igual 3ue la corriente resultante I/ en ,ilia,perios y anote los )alores obtenidos en la correspondiente colu,na colu,na de la tabla siguiente.  partir de ello1 deter,ine la potencia P/ absorbida por la

2 In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

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resistencia en ,9 y anote de igual ,anera el resultado en la tabla. >epita el experi,ento para las tensiones de entrada de 21 A y /  y anote los )alores en las

lneas correspondientes de la tabla. TA#LA /. !E TRA#A)O CON /01 E%& / 2 3 4

$&s 5*6 / 2 7 /0

$ 5*6

I 5mA6

P 5m86

/ 2 A /

. /.D . D.D

. 5.6 22. DD

/

/

/

/ de / FG por la resistencia >2 de A y repita la serie de ,ediciones. note los resultados de las ,ediciones1 al igual 3ue los )alores de potencia calculados1 en la siguiente tabla 

7tabla 28. TA#LA 2. !E TRA#A)O CON 71







/. JCu4les JCu4les de de las siguiente siguientess a+ir,acio a+ir,aciones nes son son correcta correctasK sK 8 a resistencia pe3ueLa absorbe absorbe escasa escasa potencia con la ,is,a ,is,a tensi$n. B8 a resistencia resistencia pe3ueLa absorbe una una potencia ele)ada con con la ,is,a ,is,a tensi$n. C8 (i se duplica la tensi$n1 se duplica ta,bién ta,bién la potencia absorbida. 8 (i se duplica duplica la tensi$n1 tensi$n1 se reduce reduce a la ,itad ,itad la potencia potencia absorbida. absorbida. 2. JCu4les JCu4les de las siguien siguientes tes a+ir,ac a+ir,aciones iones son correc correctasK tasK 8 a potencia total es independiente independiente de la tensi$n 3ue se aplica. aplica. B8 a potencia total dis,inuye dis,inuye si se ele)a la tensi$n 3ue 3ue se aplica. C8 a potencia total au,enta si se ele)a la tensi$n 3ue 3ue se aplica. 8 a resistencia pe3ueLa absorbe absorbe una cantidad ,ayor ,ayor de potencia. potencia. E8 a resistenci resistenciaa ,ayor absorbe absorbe una cantidad cantidad ,ayor ,ayor de potencia. potencia.

5 In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

F$NAMENTO TEORICO E CONEN!AORE!

os condensadores son estructuras en las 3ue se puede al,acenar cargas eléctricas en reposo. En su estructura b4sica1 un condensador consta de dos placas ,et4licas 3ue representan los electrodos del condensador. Por ,edio del aisla,iento de las cargas se +or,a una di+erencia de potencial eléctrico 7tensi$n8 ' entre los electrodos. a ii,agen ,agen siguiente ,uestra co,o e0e,plo un condensador

de placas1 con la super+icie  y la distancia entre placas d1 3ue porta la carga M. ebido al aisla,iento de cargas se +or,a un ca,po eléctrico entre las placas 7no

representado en esta i,agen8.

a ,a gnit ud C repr ese nta la cap acid ad del con den sad or1 y se exp resa con







: *8. #ientras ,ayor sea la capacidad de un condensador1 se debe aplicar un )olu,en ,ayor de carga para generar una tensi$n deter,inada entre sus electrodos. n4loga,ente1 pode,os to,ar co,o e0e,plo una piscina1 en donde la capacidad es la super+icie de su +ondo1 la carga el )olu,en de agua de la piscina y la tensi$n la altura de llenado: #ientras ,4s grande sea la super+icie de la base 7capacidad8 de la piscina1 se necesitar4 ,4s agua 7carga8 para conseguir una

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deter,inada altura de llenado 7tensi$n8. a capacidad de un condensador se puede asu,ir co,o constante1 y depende &nica,ente de la estructura geo,étrica y del dieléctrico e,pleado. Para un

condensador condensador de placas es )4lida la siguiente relaci$n:

En esta ecuaci$n1  es la constante eléctrica de ca,po y posee un )alor de

D.DA2=/-/2 (?,1 r es el ndice dieléctrico 7carente de unidad81  la super+icie de una placa y d la distancia entre placas. (i un condensador se conecta a una tensi$n continua ' a tra)és de una resistencia de carga >1 se carga debido a la l a presencia de dic
 In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

la tensi$n del condensador1 de acuerdo con una +unci$n exponencial1 au,enta de  
in)erso al proceso de carga 7)éase la i,agen i ,agen de la derec
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condensador condensador de / Q* 7cur)a de la tensi$n del condensador y corriente de carga8. #onte el circuito experi,ental representado a continuaci$n.

a siguiente +igura ilustra el ,onta0e experi,ental:

A In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

bra el instru,ento )irtual *uente de tensi$n continua a tra)és de la opci$n de ,en& Instru,entos R *uentes de tensi$n R *uente de tensi$n continua1 o ta,bién pulsando la siguiente i,agen1 y seleccione los a0ustes 3ue se detallan en la tabla

siguiente. En pri,er lugar1 no conecte el instru,ento. bra el instru,ento )irtual Osciloscopio a tra)és de la opci$n de ,en& Instru,entos R Instru,entos de ,edici$n R Osciloscopio1 o ta,bién pulsando la

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PROCE!O E E!CAR:A EL CONEN!AOR EN EL CIRC$ITO E CORRIENTE CONTIN$A

En el experi,ento siguiente se debe anali"ar la respuesta de al,acena,iento de un condensador. Para ello se obser)ar4 el proceso de descarga del condensador. #onte el circuito experi,ental 3ue se representa a continuaci$n en la tar0eta de experi,entaci$n (O25-6:

6


a siguiente ani,aci$n ilustra el ,onta0e experi,ental: A;+stes de la f+ente de tensi,n contin+a

>ango:

/ 

ensi$n ensi$n de salida:

/ 

A;+stes del
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C$E!TIONARIO 7E CONEN(O>8

/. JCu4l JCu4l es la trayectoria trayectoria de la cur)a cur)a de la tensi$n tensi$n del condens condensador ador despué despuéss de 3ue se conecta la tensi$n contin&aK 8 (alta in,ediata,ente in,ediata,ente a un )alor de aproxi,ada,ente aproxi,ada,ente /  y se ,antiene ,antiene en este )alor. B8 sciende lineal,ente lineal,ente
H In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

8 sciende exponencial,ente exponencial,ente
conecta la tensi$n continuaK 8 urante todo el proceso de carga carga (e ,antiene constante. constante. B8 En pri,er lugar1 lugar1 (alta (alta a un )alor ,4xi,o ,4xi,o y luego desciend desciendee lineal,ente lineal,ente

 P n e c st n







na,ente
inte r)al os de tie ,p o.

A. JC$,o JC$,o (e pued puedee explic explicar ar esta esta reacci reacci$nK $nK 8 El condensado condensador1 r1 una una )e" 3ue se
representa una resistencia $<,ica. B8 El condensad condensador or (e descarga descarga a tra)és tra)és de la resist resistencia encia interna interna de de la

,edici$n.

D

C8 El condensador condensador ,antien ,antienee su tensi$n puesto puesto 3ue la carga carga no puede (alir (alir al

exterior. D

uel)a a conectar la +uente de tensi$n continua para )ol)er a cargar el condensador. Para anali"ar la in+luencia de la resistencia de entrada necesaria para la ,edici$n 7NO! IN8. (epare a
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6. JMué (e (e puede puede obser)ar obser)ar en contrap contraposic osici$n i$n a la ,edici$n ,edici$n contin continuaK uaK 8 No se obser)a ninguna di+erencia di+erencia con la ,edici$n continua. B8 a tensi$n tensi$n desciend desciendee a
%unto al ca,po eléctrico1 3ue aparece por e0e,plo entre las placas de un condensador Cargado1 existe en la electrotecnia un segundo tipo de ca,po en +or,a de ca,po ,agnético. #ientras 3ue el ca,po eléctrico aparece en el entorno de cargas en reposo1 el ca,po ,agnético esta ligado a portadores de carga en ,o)i,iento1 esto







. Cone%i,n y descone%i,n de +na bobina

(i una bobina se encuentra en un circuito de Corriente continua1 la corriente 3ue +luye por elle es constante to,ando en cuenta1 en pri,er lugar1 el proceso de conexi$n - de ,anera 3ue no se genera ninguna tensi$n de autoinducci$n. a bobina act&a1 por tanto1 en este caso1 co,o una resistencia $<,ica1 cuyo )alor de resistencia 7por lo general ,uy pe3ueLo81 resulta del )alor de resistencia espec+ico del ,aterial de la bobina al igual 3ue de la longitud y secci$n trans)ersal del ala,bre. Cuando se conecta una bobina1 en pri,er lugar1 se +or,a su ca,po ,agnético debido




a las ,odi+icaciones resultantes del +lu0o1 se crea una tensi$n de autoinducci$n 3ue act&a opuesta,ente a la tensi$n aplicada. e esta ,anera no asciende la intensidad de corriente abrupta,ente en el circuito eléctrico 7co,o ocurrira con una carga resisti)a81 sino 3ue la Corriente asciende paulatina,ente
cla) i0er o TD de la tar0e ta de exp eri







conectado al relé con la (alida ( 7NO! O'8 de la inter+a".

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a siguiente ani,aci$n ilustra el ,onta0e experi,ental: bra el instru,ento )irtual *uente de tensi$n Continua1 y seleccione los a0ustes 3ue se detallan en la tabla

siguiente. Encienda a continuaci$n el instru,ento por ,edio de ia tecla PO9E>. bra el instru,ento )irtual Osciloscopio1 y seleccione los a0ustes 3ue (e detallan

en la tabla siguiente. bra el panel de relés por ,edio de la opci$n opci$n de ,en& Instru,entos >elé o

pulsando la i,agen. i,agen.

/ In+or,e del aboratorio de Electricidad y #agnetis,o *sica III

. 2 . J C $ , o









de tensi$nK 8 No )ara )ara en en lo absol absoluto uto.. B8 a tensi$n tensi$n desciende desciende a
ligera pronunciaci$n. C8 a tensi$n tensi$n desciende desciende a
pronunciaci$n ,arcada. ,arcada. 8 a tensi$n tensi$n desciende desciende a
ligera pronunciaci$n. E8 a tensi$n tensi$n desciende desciende a
pronunciaci$n ,arcada. ,arcada. *8 a tensi$n tensi$n per,anece per,anece constante constante.. -

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