Practica 9 Corriente alterna.
Nilo Antonio Chaverra Aguilar
INSTITUTO TECNOLOGICO METROPOLITANO (I.T.M)
Medellín, Colombia
e-mail:
[email protected]
Abstract—En el presente trabajo se trabajó se hara una una introducion a
circuitos alternos haciendo enfasis en la onda sinuidal, aqui vamos a tener
dos resistores en serie a los cuales se les agrega una onda atravez de un
osciloscopio el cual genera la señal sinuidal para analizar el voltaje
pico, voltaje pico a pico el el voltaje rms variando la frecuencia.
I. INTRODUCCIÓN
El presente informe de laboratorio proporciona una introducción al análisis
de circuitos de CA en el cual se estudian las señales eléctricas que varían
con el tiempo, en particular la onda seno. Una señal eléctrica es un
voltaje o una corriente que cambian de manera consistente con el tiempo. En
otras palabras, el voltaje o la corriente fluyen de acuerdo con cierto
patrón llamado forma de onda. Un voltaje alterno es uno que cambia de
polaridad con cierta rapidez. La onda seno es un tipo periódico de forma de
onda que se repite a intervalos fijos. Se pone un énfasis especial en la
forma de onda sinusoidal (onda seno) debido a su importancia fundamental en
el análisis de circuitos de CA. También Se presenta el uso del osciloscopio
para visualizar y medir formas de onda. Se examina el uso de fasores para
representar ondas seno.
II. CORRIENTE ALTERNA
La forma de onda sinusoidal
La forma de onda sinusoidal u onda seno es el tipo fundamental de corriente
alterna (CA) y voltaje alterno.
Figura 1. Forma de onda sinusoidal.
Polaridad de una onda seno.
Como ya se mencionó, una onda seno También se conoce como onda sinusoidal
o, simplemente, sinusoide. El servicio eléctrico provisto por la compañía
de electricidad es en la forma de voltaje y corriente sinusoidal cambia de
polaridad en su valor cero; esto es, alterna entre valores positivos y
negativos. Cuando se aplica una fuente de voltaje sinusoidal (VS) a un
circuito resistivo, como en la figura, se produce una corriente sinusoidal.
Cuando el voltaje cambia de polaridad la corriente, en correspondencia,
cambia de dirección como se indica.
Figura 2. Polaridad de una onda sinusoidal (Alteración positiva y
negativa)
Periodo de una onda seno.
Una onda seno varía con el tiempo (t) de una manera que es definible.
Figura 3. Periodo de una onda sinusoidal
Frecuencia de una onda seno.
La frecuencia (f) es el número de ciclos que una onda seno completa en un
segundo.
Mientras más ciclos se completan en un segundo, más alta es la frecuencia.
La frecuencia (f) se mide en unidades de hertz. Un hertz (Hz) equivale a un
ciclo por segundo
Figura 4. Frecuencia de la
onda sinusoidal.
Relación de frecuencia y periodo
Las fórmulas para calcular la relación entre frecuencia (f) y periodo (T)
son las siguientes:
(1)
(2)
Amplitud del voltaje: Ley de Faraday que el voltaje inducido en un
conductor depende del número de vueltas (N) y de la rapidez de cambio con
respecto al campo magnético. Por consiguiente, cuando la rapidez de
rotación del conductor se incrementa, no sólo se incrementa la frecuencia
del voltaje inducido, sino también la amplitud, la cual está a su valor
máximo. Como el valor de la frecuencia normalmente es fijo, el método más
práctico de incrementar la cantidad de voltaje inducido es aumentar el
número de espiras de alambre conductor.
Valor pico: El valor pico de una onda seno es el valor de voltaje (o
corriente) en el punto máximo (pico) positivo o negativo con respecto a
cero. Como los valores pico positivos y negativos son iguales en magnitud,
una onda seno se caracteriza por un solo valor pico. Esto se ilustra en la
figura 11-16. Para una onda seno dada, el valor pico es constante y está
representado por Vp o Ip.
Figura 5. Voltaje pico.
Valor pico a pico: El valor pico a pico de una onda seno, como se muestra
en la figura 11-17, es el voltaje o la corriente desde el pico positivo
hasta el pico negativo. Siempre es dos veces el valor pico, tal como se
expresa en las siguientes ecuaciones. Los valores de voltaje o de corriente
pico a pico están representados por Vpp o Ipp.
(3)
(4)
Figura 6. Voltaje pico a pico.
Valor RMS: El término rms proviene de las siglas de (root mean square), y
significa raíz cuadrada de la media de los cuadrados. La mayoría de los
voltímetros muestran voltaje rms. Los 110 volts de una toma de corriente
doméstica es un valor rms. El valor rms, conocido también como valor
efectivo, de un voltaje sinusoidal es en realidad una medida del efecto de
calentamiento de la onda seno.
(5)
6)
III PROCEDIMIENTOS
Inicialmente se armó el circuito de la siguiente figura, aplicando una
señal sinusoidal de amplitud de 10 V y una frecuencia de 100 Hz.
Figura 7. Circuito
experimental, se trabajo con 7 voltios de amplitud debido a que los
osciloscopio de laboratorio del ITM no entregaban 10voltios.
Luego se procedió a medir empleado los cursores del osciloscopio para saber
la amplitud y el periodo de la onda y medir el voltaje RMS en cada
resistencia, repetimos el procedimiento anterior para una frecuencia de
200Hz, 500Hz y 1000Hz.Los resultados se llevaron a la tabla 1
Tabla 1. Mediciones y resultados.
"Frecuenc"Amplitud "Período T"Voltaje "
"ia Hz "Vm ( V ) "(ms) "RMS ( V"
" " " ") "
"VR1 "VR2 "R1 "R2 "VR1 "VR2 " "100 "3.5V "3.5V "0.01 "0.01 "2.47 "2.47 "
"200 "3.5V "3.5V "0.05 "0.05 "2.47 "2.47 " "500 "3.5V "3.5V "0.02 "0.02
"2.47 "2.47 " "1000 "3.5V "3.5V "0.001 "0.001 "2.47 "2.47 " "
Se graficó la onda observada en el osciloscopio y en las resistencias para
una frecuencia de 100Hz indicando correctamente todos los valores de
voltaje y tiempo.
Figura 8. Grafica de la onda seno, tomada del osciloscopio.
La relacion matematica que existe entre la amplitud de la onda y el voltaje
RMS es que la amplitud es el voltaje pico, es decir el tamaño de la onda
es el valor de la amplitud que es el mismo pico, ahora bien el valor RMS=
0.707Vp Vp=1.414RMS
IV CONCLUCIÓNES
De la tabla 1. se observa que R1 y R2 dan exactamente los mismos
resultados esto no es por alguna propiedad de los circuitos en AC, sino
porque las resistencias tienen el mismo valor de ohmiajes.
La frecuencia es inversamente al periodo, frecuencia es una medida para
indicar el número de repeticiones y periodo es el intervalo de tiempo
necesario para completar el ciclo.
La variacion de la frecuencia en un circuito no modifica el voltaje o
amplitud, solo modifica el tiempo en que la onda tarda en completar un
cilo y el numero de cilos realizados durante ese tiempo.
REFERENCIAS
[1] Floyd, T. L. (2007). Principios de circuitos eléctricos. Pearson
Educación.
[2] San Miguel, P. A. (2008). Electrónica general: equipos electrónicos de
consumo. Editorial Paraninfo.
[3] Machut, J. F. (2003). Selección de componentes en electrónica.
Marcombo.
[4 Velasco, I. M. (2004). Instrumentación Electrónica. Area de Tecnología
Electrónica. Universidad de Burgos..
