Cuestionario Previo 1.- Explique el comportamiento de un circuito RLC serie para las siguientes condiciones: a) Xc > Xl b) Xl > Xc c) Xl = Xc En un circuito RLC serie, la parte real de la impedancia depende únicamente de la resistencia, mientras que la parte imaginaria de la impedancia depende únicamente de las reactancias, las cuales son Xl y Xc (reactancia inductiva y capacitiva, respectivamente). a) Cuando la reactancia reactancia capacitiva del circuito circuito es mayor que que la reactancia inductiva (Xc > Xl), se dice que el circuito tiene predominio capacitivo. Esto implica que el voltaje total en el circuito está atrasado a la corriente. b) Cuando la reactancia inductiva del circuito es mayor mayor que la reactancia capacitiva (Xl > Xc), se dice que el circuito tiene predominio inductivo. Esto implica que el voltaje total en el circuito está adelantado a la corriente. c) Cuando la reactancia inductiva inductiva y la reactancia capacitiva capacitiva tienen el mismo mismo valor (Xl = Xc), se dice que el circuito está en resonancia. Esto implica que el voltaje total del circuito y la corriente se encuentran en fase.
2.- ¿De qué formas se podría conseguir la “resonancia” en un circuito RLC serie? Explique cada caso. Para que un circuito sea resonante, se debe de cumplir que la reactancia inductiva es igual a la reactancia capacitiva. Para esto, hay diversos métodos, los cuales se basan en ajustar el valor de un parámetro en base a los otros dos (estos parámetros son el inductor, el capacitor y la frecuencia) Primer caso: Se determina los valores de la frecuencia y la capacitancia del circuito, luego se ajusta el valor del inductor de modo que la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva sean de igual i gual magnitud. Segundo caso: Se determina los valores de la frecuencia y la inductancia del circuito, luego se ajusta el valor del capacitor de modo que la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva sean de igual magnitud. Tercer caso: Se determina los valores de la inductancia y la capacitancia del circuito, luego se ajusta el valor de la frecuencia de modo que la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva sean de igual magnitud. Para cada uno de estos casos, hay que utilizar uti lizar las fórmulas para determinar determin ar las reactancias inductivas y capacitivas:
También hay que tener en cuenta que:
Por último, hay que utilizar la condición de resonancia:
Usando estas ecuaciones, se debe buscar la forma de expresar un parámetro del circuito en función de los otros dos parámetros. De esta forma se consigue que el circuito sea resonante.
3.- En un circuito RLC serie ¿Cuál es la relación entre el voltaje de salida a través de L o C y el voltaje de entrada, cuando esté en resonancia? 4.- ¿Qué representa el factor de calidad Q en un circuito? Explique El factor Q, también denominado factor de calidad o factor de selectividad, es un parámetro que mide la relación entre la energía reactiva que almacena y la energía que disipa durante un ciclo completo de la señal. Un alto factor Q indica una tasa baja de pérdida de energía en relación a la energía almacenada por el resonador. Es un parámetro importante para los osciladores, filtros y otros circuitos sintonizados, pues proporciona una medida de lo aguda que es su resonancia. Los sistemas resonantes responden a una frecuencia determinada, llamada frecuencia natural, frecuencia propia o fr ecuencia de resonancia, mucho más que al resto de frecuencias.
5.- ¿A qué se denomina frecuencias de media potencia? 6.- ¿Qué entiende por ancho de banda de un circuito? El ancho de banda es la longitud de la extensión de frecuencias en la que se concentra la mayor potencia de la señal. Así, el ancho de banda de un filtro es la diferencia entre las frecuencias en las que su atenuación al pasar a través de filtro se mantiene igual o inferior a 3 dB comparada con la frecuencia central de pico.
7.- ¿Qué relación existe entre el ancho de banda y el valor de la resistencia de un circuito RLC serie? Defina la selectividad en estos circuitos.
8.- Si UD. Varía la frecuencia de un circuito RLC serie y mide voltajes máximos en la resistencia, luego en la bobina y finalmente en el condensador, qué diferencia hay entre las frecuencias en que ocurren estos voltajes máximos? Explique. 9.- ¿Cómo determinaría experimentalmente la frecuencia de resonancia en un circuito RLC serie? Indique varios métodos. 10.- Resolver en forma teórica los circuitos experimentales y presentar los siguientes gráficos: I vs Frec. Z vs Frec. Θ vs Frec. a) b) c) d)
Frecuencia de resonancia Frecuencia de media potencia Ancho de banda Factor de calidad
11.- Indique las diferencias más notables que hay en los gráficos correspondientes a los dos circuitos experimentales.
