89736006-Colaborativo-1 Analisisde Circuitos Ac

7/30/2019 89736006-Colaborativo-1 Analisisde Circuitos Ac

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UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

Escuela de ciencias bsicas tecnologas e Ingeniera

Anlisis de Circuitos AC

2012 I



Trabajo Colaborativo 1

Presenta

ALEJANDRO MUOZ

C.C 79909937

Carlos Darley Castillo Herrera

C.C 79873747

Hans Adalberto Gil Sierra

C.C 79899983 de Bogot

Tutor

PABLO ANDRES GUERRA GONZALEZ

Grupo: 201423_30

CEAD

JAG Bogot

Bogot Abril de 2012


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2012 I

INTRODUCCION

El anlisis de AC es un tema primordial en la ingeniera. Sus principios aplicados en suestudio son muy similares a los de corriente continua, pero estos requieren el manejo dealgunas tcnicas y conocimientos especializados, como son las funcionales senoidales y losfasores. Tambin, el estudio de los circuitos derivados, que incluyen resistencias, inductoresy capacitores, genera una diversidad de fenmenos y relaciones entre el voltaje y la corrienteque deben ser estudiados a profundidad. Las prcticas de laboratorio aqu estudiadas fuerondesarrolladas con base en la gua del curso acadmico Anlisis de Circuitos AC, en formapresencial en el respectivo CEAD, as como a travs de la utilizacin de software desimulacin: Proteus.

OBJETIVOS

Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie esta dada porla formula Z = RAIZ (R^2 + XL^2) 2. Estudiar la relacin entre impedancia, resistencia,reactancia inductiva y ngulo de fase. 3. Medir el ngulo de fase entre el voltaje aplicado,V, y la corriente, I, en un circuito RL serie. 4. Verificar las relaciones entre el voltaje aplicado,V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en L, VL. 5. Verificar que la impedancia, Z, de un circuitoRC serie esta dada por la formula Z = RAIZ (R^2 + XC^2). 6. Estudiar las relaciones entreimpedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ngulo de fase. 7. Medir el ngulo de fase entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RC serie. 8. Verificar las relacionesentre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en C, VC. 9. Diferenciar Potenciareal de potencia aparente en circuitos AC. 10. Medir la potencia en un circuito AC.


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COMPONENTE PRCTICO ANLISIS DE CIRCUITOS AC 201423UNIDAD 1

PROCEDIMIENTO 1

Objetivos

1. Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie est dadapor la formula Z

2. Estudiar la relacin entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ngulo de fase.

MATERIAL NECESARIOInstrumentos

Multmetro Digital Generador de funciones

RESISTORES

1 de 3.3 k, W, 5%

INDUCTORES

1 de 47 mH 1 de 100 mH

1. Mida los inductores de 47 mH y 100 mH para verificar sus valores. Registre los valoresmedidos en la tabla 1.

2. Con el interruptor de alimentacin del generador de funciones en la posicin apagado,arme el circuito de la figura 1.


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3. Encienda el generador de funciones y ajuste su salida con el osciloscopio a un valorde 5 Vp-p a una frecuencia de 5kHz. Anote este valor de entrada en la tabla 1,

columna Vent.

4. Mida los valores de Vp-p en el resistor y el inductor. Recuerde usar el modo ADD y elbotn INVERT del osciloscopio para medir en L1. Registre estos valores en la tabla 1.


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5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corrientepor el circuito en serie. Como el resistor y el inductor estn en serie, esta corrientecalculada para R1 es la misma para L1.

Voltaje de laFuente

Voltaje enel resistor


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(R1)

(L1)

6. Con la cada de voltaje medida en el inductor y el valor de su corriente en serie,calcule y registre la reactancia inductiva en L1.

=3.33

=3.12

7. Con la ley de Ohm y la ecuacin de reactancias en serie (tabla 2) obtenga laimpedancia del circuito. Anote ambos valores en la tabla 1.

8. Remplace el inductor de 47mH por el de 100 mH medido en el paso 1.


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9. Repita los pasos del 2 al 7; registre todos los valores en el rengln de 100 mH de latabla 1

Voltajede laFuente

Voltajeen elresistor

100 mH

Voltajeen elinductor


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Tabla 1. Verificacin de la frmula de la impedancia para un circuito RL

VALOR DELINDUCTORmH

Vent

Vp-p

VoltajeEn elResistorVR,VP-P

VoltajeEn elinductorVL, VP-P

CorrienteCalculadaVR/RmA

ReactanciaInductiva(calculada)VL/IL,

ImpedanciaDelcircuito(calculada)Ley deohmVT/IT,

ImpedanciaDelcircuito(calculada)Z

Medido

47 49.5 5v 3.5 5v 1.5 3.33 3.298K 3.2K100 100 5v 3.0 5v 1.6 3.12 3.1K 3.2K

10.Examine la tabla 2. Con los valores de la impedancia (calculados a partir de VL / IL)de la tabla 1, calcule el ngulo de fase y la impedancia con las relaciones de ngulode fase. Llene la tabla 2 para los circuitos con inductores de 47 mH Y 100 mH.

11.En el espacio bajo la tabla 2 trace los diagramas fasoriales de impedancia de loscircuitos respectivos. Si los lados del tringulo se dibujan a una escala determinada,los ngulos de impedancia sern ms claros.

Tabla 2. Determinacin del ngulo de fase y la impedancia.

VALOR DELINDUCTORmH

Reactanciainductiva(de la tabla 1)

tan= Angulo defase, grados

Impedancia

NOMINAL Medido47 49.5 3.33 0.0670 1.052 6.71100 100 3.12 0.0312 3.12 3.120

Tan = 0.0670=1.052

Tan = 0.0312=3.12

Z = =

Z = =


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PROCEDIMIENTO 2

Objetivos Medir el ngulo de fase entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un Circuito

RL serie. Verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje

en L, VL, se describen por las formulas

V=


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Osciloscopio de doble traza Multmetro Digital Generador de funciones

Resistores ( W, 5%) 1 de 1 k 1 de 3.3 k

Inductores1 de 100 mH

Mida con un hmetro la resistencia de los resistores de 3.3 k y 1 k. Registre losvalores en la tabla 3.

Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2.


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3. Encienda el generador de funciones y con el canal nm. 1 del osciloscopio ajuste su salidaen 10Vpp a una frecuencia de 5kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para que aparezca

un ciclo completo que cubra la retcula en forma horizontal.

4. Observe que la entrada del disparo se debe ajustar en el canal nm. 2. En un circuito enserie la corriente es la misma en todas partes. As pues, en un circuito en serie la corrientedel circuito se usar como punto de referencia, es decir 0 cuando se hagan mediciones y setracen los diagramas fasoriales. La cada del voltaje en R1 es resultado de la corriente quefluye por el mismo.

5. Ajuste los controles NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo queVR1llene la retcula con un ciclo completo. La mayora de los osciloscopios tienen 10divisiones de ancho y un ciclo completo ocurre en 360. Si la pantalla tiene 10 divisiones, a

cada divisin le correspondern 36.

6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT mida el desfasamientoresultante entre la corriente del circuito (representada por la onda senoidal VR1) y el voltajede entrada (Vent). Anote los resultados en la tabla 3, rengln de 3.3k.

voltaje de lafuente

Voltajeen elresistor


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Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el ngulo de fase, , en un circuito RL en serie

Valor Nominal Valor Medido Ancho de la

onda senoidalD, divisiones

Distancia

entre puntoscero d,divisiones

Angulo de

fase grados

3.3k 13,2 1,6 43,61K 10 2 72


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7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 1k en lugar del de 3.3k

8. Mida la cada de voltaje en el resistor de 1k (VR) y en el inductor (VL). Escriba estosvalores en la tabla 4, rengln de 1k. apague el osciloscopio y el generador de funciones.

9. Calcule la corriente por el circuito mediante la ley de Ohm con los valores medidos de VRy R. anote su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1k.

10. Calcule la reactancia inductiva, XL, del inductor segn la ley de Ohm para inductores conel valor medido de VL y el valor calculado de I. Registre su respuesta en la tabla 4.

=3.3

=5

11. Con el valor de XL calculado en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ngulo de

fase . =


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=

=

Escriba su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1k.

12. Repita los pasos de 8 al 11 para el resistor de 3.3 k.

13. Con los valores medidos de VR y VL para el resistor de 1 k, calcule Vp -p segn lafrmula de la raz cuadradaV=

V=V= = V= = 10.08

V=

V= = =6.40

Registre su respuesta en la columna Voltaje aplicado (calculado) de la tabla 4.Repita los clculos para VR y VL con el resistor de 3.3 k. Anote su res puesta en la tabla 4.

14. En el espacio debajo de la tabla 4 trace los respectivos diagramas fasoriales para laimpedancia y el voltaje en los circuitos de 3.3 k y 1 k.


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Valornominaldelresistor

VoltajeaplicadoVpp

Voltajeen elresistorVr Vpp

Voltajeen elinductorVL Vpp

CorrienteCalculada I mA

ReactanciaInductivaXL ()

Angulodefase()tan^-1(XL/R)

VoltajeAplicadoCalculado Vpp(VR)^2+(VL)^2

3.3 k 10 7,19 6,93 2,18 3180 43,94 9,99

1 K 10 3 9,52 3 3173 72,5 9,99

PROCEDIMIENTO 3

Objetivos

1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie est dada por la formula


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2. Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ngulo defase.

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos Multmetro Digital Generador de funciones

Resistores ( W, 5%) 1 de 2 k, W, 5%

Capacitores 1 de 0.033 F 1 de 0.1 F

1. Con un analizador de capacitores/inductores o un medidor LCR mida los capacitores de0.033 F y 0.1 F para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 5.

2. Con el interruptor del generador de funciones en la posicin de apagado, arme el circuitode la figura 3.

3. Encienda el generador de funciones y con el osciloscopio ajuste su salida en un valor de10 Vp-p a una frecuencia de 1kHz. Anote el valor de entrada en la columna Vent de la tabla 5

4. Mida los valores de Vpp en el resistor y el capacitor. Recuerde que para medir en C1 en elosciloscopio debe usar el modo ADD y el botn INVERT. Registre estos valores en la tabla 5.

5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente porel circuito en serie. Dado que el resistor y el capacitor estn en serie, la corriente calculadapara R1 es la misma que para C1.


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I= =

I= =

6. Calcule y registre el valor de la reactancia capacitiva de C1 mediante la frmula

Tambin calcule y registre, a partir de la cada de voltaje medida en el capacitor y de sucorriente en serie, la reactancia capacitiva de C1.

7. Despus utilice la ley de Ohm y la ecuacin de la reactancia en serie (tabla 5) paracalcular la impedancia del circuito. Registre ambos valores en la tabla5.

Z= = = =5221.9

Impedancia del ckt.

Z= = = =2556.1

8. Sustituya el capacitor de 0.033 F, medido en el paso 1, por el de 0.1 F.

9. Repita los pasos del 3 al 7 y anote todos los valores en el rengln respectivo de 0.1 F dela tabla 5.10. A partir de los valores de impedancia de la tabla 5 (calculados mediante Vc/Ic), calcule elngulo de fase, , y la impedancia con las relaciones del ngulo de fase. Llene la tabla 6para los capacitores de 0.033 F y 0.1 F.

= = =67.48

ANGULO DE FASE

= = =38.51


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11. En el espacio bajo la tabla 6 trace los diagramas fasoriales de impedancia para los

circuitos respectivos. Si los lados de los tringulos se trazan a cierta escala, los ngulos de laimpedancia sern ms claros.

Tabla 5. Determinacin de la impedancia en un circuito RC en serie

Vent,

Voltaje en

Voltaje

Corriente

Reactancia

Reactancia

Impedancia

Impedancia

Reactancia

tan =XC /R

Angulo de

Impedancia

Vp- p

elresistor en el

calculada

capacitiva

capacitiva

delcircuito

delcircuito

capacitiva

fase ,

Z=R/COS

VRp

- p

capa

citor VR/R

(calcul

ada)

(calcu

lada)

(calcul

ada)

(calcul

ada)

(de la

tabla 5)

grado

s

VCp- p

mAp- p

Xc ,(1/2fc) Vc/Ic

Leyde

R -Xc

Ohm

uF VT/IT0.033 10 3,87 9,2 1,93 4822,8 4766 5154 5221 4766 2,38 67,27 5168

0.1 10 7,85 6,17 3,92 1591,51573,9 2551 2555 1573,9 0,78 38,2 2545


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PROCEDIMIENTO 4

Objetivos1. Medir el ngulo de fase entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en uncircuito RC serie.

2. verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje enC, VC, se describen por las formulas

V=


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Osciloscopio de doble traza Multmetro Digital Generador de funciones

Resistores ( W, 5%) 1 de 1 k 1 de 6.8 k

Capacitores 1 de 0.033 F

1. Mida con un hmetro la res istencia de los resistores de 1 k y 6.8 k. Anote los valores enla tabla 7

2. Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 4.

3. Encienda el generador de funciones y con el canal 1 del osciloscopio ajuste su salida en10 Vpp a una frecuencia de 1kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para desplegar unciclo completo que ocupe la retcula en forma horizontal.


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4. Para la entrada de disparo debe seleccionarse el canal 2. En un circuito en serie lacorriente es la misma en todo el circuito. Por tanto, en un circuito en serie la corriente se

usar como lnea de referencia o de base (0) cuando se hagan las mediciones y se dibujenlos diagramas fasoriales. La cada de voltaje en R1 se debe a la corriente que fluye por ella.

5. Ajuste los controles de NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modoque VR1 cubra la retcula con un ciclo completo. La mayora de los osciloscopios tienen 10divisiones horizontales y un ciclo completo ocurre en 360. Si el despliegue se ajusta a 10divisiones, en el osciloscopio habr 36/div.6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT, mida el desfasamientoque resulta entre la corriente del circuito (representada por la onda VR1) y el voltaje deentrada (Vent). Registre los resultados en la tabla 7, rengln 1 k. Apague el osciloscopio yel generador de funciones.

Capacitancia D, cmAncho de laonda

Distancia entrepuntos

C, F senoidal, cm cero, cmAngulo de fase ,grados

1K 0.033uF 3 13 83,07


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Resistencia

Capacitancia Voltaje

Voltajeen Voltaje

Corriente

Reactancia

Angulode Voltaje

(valor (valoraplicado

elresistor en el

(calculada)

capacitiva fase, aplicado

nomina), nominal)Vp-p,V

VR, Vp-p

capacitor I, mA

(calculada)

(calculado

(calculado)

C, FVC Vp-p VR/R1 XC ,

con XCy Vp-p, VR),grados

1K 10 2.06 9.77 2.06 4742.7 78.09 9.99


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7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 6.8 k. No apague el generador de funciones.

8. Mida la cada de voltaje en el resistor de 6.8 k (VR) y en el capacitor (Vc). Registre estosvalores en la tabla 8, rengln 6.8 k. Apague el generador de funciones.

9. Calcule la corriente en el circuito para cada valor de V mediante la ley de Ohm con losvalores medidos de VR y R. Registre sus respuestas en la tabla 45-2 para el resistor de 6.8k.

10. Calcule la reactancia capacitiva, XC del capacitor con la ley de Ohm para capacitores conel valor medido de VC y el valor calculado de I. Registre sus respuestas en la tabla 8 para elresistor de 6.8 k.

11. A partir de los valores calculados de XC en el paso 10 y el valor medido de R, calcule elngulo de fase, , para cada valor de Vpp.

=

Anote sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 k.

12. Encienda el generador de funciones y ajuste la salida como en el paso 3. Repita lospasos del 8 al 11 para el resistor de 1 k.

13. Con los valores medidos de VR y VC para el resistor de 1 k, calcule la Vpp con lafrmula de la raz cuadrada V Registre sus respuestas en la columna Voltajeaplicado (calculado) de la tabla 8. Repita el clculo de VR y VC con el resistor de 6.8 k yanote sus respuestas en la tabla 8.


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2012 I

14. En el espacio bajo la tabla 8 trace los diagramas fasoriales de impedancia y voltaje paralos circuitos de 1 k y 6.8 k.

Capacitancia D, cmAncho de laonda

Distancia entrepuntos

C, F senoidal, cm cero, cmAngulo de fase ,grados

6.8k 0.033uF 1,3 15 37.44


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2012 I

Resistencia

Capacitancia

Voltaje

Voltajeen Voltaje

Corriente

Reactancia

Angulode Voltaje

(valor (valoraplicado

elresistor en el

(calculada)

capacitiva fase, aplicado

nomina), nominal)Vp-p,V

VR, Vp-p

capacitor I, mA

(calculada)

(calculado

(calculado)

C, FVC Vp-p VR/R1 XC ,

con XC yR Vp-p, V

R),grados6.8K 10 8.17 5.73 1.20 4769 35.04 9.98


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2012 I

FASOR DE IMPEDANCIA Y VOLTAJE DE 6.8 K

Procedimiento 4 con resistor de 1 k y capacitor de 0.033

Voltaje en resistor.

Voltaje capacitor.

Corriente calculada.

I=2.03mAReactancia capacitiva.


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Impedancia del circuito.

Z= 4925.4Angulo de fase . =

=

= 78.29

Voltaje aplicado calculado. V=

V=

V=V=9.998Con resistencia de 6.8k y capacitor de 0.033.

Voltaje en resistor.

Voltaje en capacitor.

Corriente calculada. .

Reactancia capacitiva.

Impedancia del circuito.


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Z=8336.7

Angulo de fase . =

=

Voltaje aplicado calculado. V=

V=

V=V=9.991V

PROCEDIMIENTO 5

Objetivos1. Diferenciar Potencia real de potencia aparente en circuitos AC2. Medir la potencia en un circuito AC


Osciloscopio de doble traza Multmetro Digital Ampermetro de 0 25 mA o un segundo MMD con escalas de ampermetro de CA Fuente de alimentacin

Resistor ( W, 5%) 1 de 100 , 5 W

Capacitores 1 de 5 F o 4.7 F, 100 V 1 de 10 F, 100 V

Otros Interruptor de un polo un tiro

A. Medicin de la potencia por el mtodo de voltaje-corriente


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2012 I

A1. Con un hmetro mida la resistencia del resistor de 100 y anote el valor en la tabla 9.

A2. Con S1 abierto, arme el circuito de la figura 5. Ponga la fuente en su voltaje de salidamnimo y el ampermetro de CA en la escala de 25 mA.

Figura 5

A3. Cierre S1. Aumente el voltaje de salida de la fuente hasta que VAB = 50 V. Mida elvoltaje en el resistor, VR, y la corriente I. Registre los valores en la tabla 9 en el rengln de 5F. Abra S1 y desconecte el capacitor de 5 F.

A4. Calcule la potencia aparente, PA, la potencia real, P, el factor de potencia y el ngulo defase del circuito. Utilice de manera adecuada los valores medidos de VAB, VR e I en susclculos. Registre las respuestas en la tabla 9 en el rengln 5 F.

A5. Con S1 abierto y la fuente en su voltaje de salida menor, conecte el capacitor de 10 F.en serie con el resistor de 100 .

A6. Cierre S1. Incremente la salida de la fuente hasta que VAB = 25V. Mida VR e I y registrelos valores en la tabla 9 en el rengln de 10 F. Despus de la ltima medicin, abra S1.


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A7. Repita el paso A4 para el circuito en serie de 100 / 10 F. Registre sus respuestas en

la tabla 9 en el rengln de 10 F. Capacitancia Voltaje

Voltajeen Corriente

Potencia Potencia Factor de

Angulode

(valoraplicado

elresistor

(MEDIDA)

aparente real P, (W) potencia fase,

nominal) VAC, V VR, V I, mA PA (VA)(V^2/XC+R)

FP = potreal/potaparente grados

R C, F100 5 50 9.37 93.7 4,68

3,96510706

0,847245098 32.09

100 10 25 8.88 88.8 2,22

1,71115674

0,770791325 39.57

B. Determinacin del factor de potencia con un osciloscopio

B1. Conecte el osciloscopio de doble traza al circuito RC en serie, como en la figura 6. Lafuente debe estar en su voltaje de salida menor. El selector de disparo debe ponerse en EXT.


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B2. Cierre S1. Aumente la salida de la fuente a 10V rms. El canal 1 es el de referencia devoltaje; encienda el osciloscopio. Ajuste sus controles de modo que una sola onda senoidal,de unas 6 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la pantalla. Utilice los controlesvertical y horizontal para centrar la onda en la pantalla.

B3. Cambie al canal 2, que es el canal de corriente. Ajuste los controles de forma que unasola onda senoidal, de unas 4 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la pantalla. Use elcontrol vertical para centrar la onda de manera vertical. No utilice el control horizontal.

B4. Ponga el osciloscopio en el modo de doble canal. Las seales de los canales 1 y 2 debenaparecer juntas. Observe donde las curvas cruzan el eje horizontal (x). Estos son los puntoscero de las dos ondas senoidales. Con una escala en centmetros mida con precisin ladistancia horizontal, d, entre los dos picos positivos o negativos de las ondas senoidales.Compruebe su medicin midiendo la distancia entre los puntos cero correspondientes a lasdos ondas (figura 6). Registre la medicin en la tabla 10 en el rengln de 5 F. Tambin midala distancia, D, de 0 a 360 de la onda senoidal de voltaje. Registre el valor en la tabla 10para el resistor de 100 . Apague el osciloscopio; abra S1; desconecte el capacitor de 5 F.

B5. Con la formula de la figura 7 calcule el ngulo de fase, , entre voltaje y corriente en elcircuito de la figura 6. Con el valor de , calcule el factor de potencia, FP, del circuito.Registre sus respuestas en la tabla 10.


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B6. Reemplace el capacitor de 5 F por uno de 10 F en el circuito de la figura6.

B7. Cierre S1. Repita los pasos del B3 al B5 para el capacitor de 10 F. despus de la ltimamedicin, apague el osciloscopio, 5 F, abra, S1 y desconecte el osciloscopio del circuito.

B8. Repita el paso B5 para el circuito serie de 10 F y 100 .

Tabla 9. Medicin de potencia por el mtodo de voltaje-corriente

ResistenciaR,

Capacitancia (valornominal)C,F

VoltajeaplicadoVAC,V

Voltaje enelresistorVR,V

Corriente(MEDIDA) I,mA

Potenciaaparente PAVA

Potencia realP,W

Factordepotencia FP

Angulo defase,grados

Valornominal

Valormedido

100 10f 7.23v 6.92v 6.95mA 48.09mW

0.5024 0.09 13.09

100 6.8f 7.23v 6.64v 6.67mA 44.28mW

0.4822 0.17 21,8


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10f 5f

Tabla 10. Determinacin del factor de potencia con osciloscopio

Resistencia CapacitanciaDistanciaentre

Ancho de laonda

Angulo defase

Factor depotencia

(valornominal)

(valornominal) puntos cero senoidal (calculado) (calculado)

R, 8 C, F d, cm D, cm , grados FP, %100 5 2,6 12,3 76,09 24100 10 2,2 12,3 64,3 43

PROCEDIMIENTO 6

Objetivos1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RLC serie.


Multmetro Digital Generador de funciones

Resistor 1 de 2 k, W, 5%

Capacitor 1 de 0.022 F


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Inductor Inductor de 100 mH

1. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 8a. Ajuste elgenerador en su voltaje de salida ms bajo.

2. Encienda el generador de funciones. Aumente el voltaje de salida hasta que VAB = 10Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento. Verifquelo de vez en cuando y ajstelosi es necesario.

3. Mida el voltaje en el resistor, VR, y en el inductor, VL. Registre los valores en la tabla 11para el circuito RL. Apague el generador.

4. Calcule la corriente en el circuito con el valor medido de VR y el valor nominal de R. Anotela respuesta en la tabla 11 para el circuito RL.

5. Con el valor calculado de I y el valor medido de VL, calcule XL. registre su respuesta en elrengln RL de la tabla 11.

6. Calcule la impedancia total del circuito con dos mtodos: la ley de Ohm (con el valorcalculado de I y el voltaje aplicado, VAB ) y la frmula de la raz cuadrada (con R y XL).Escriba sus respuestas en el rengln RL de la tabla11.

7. Aada un capacitor de 0.022 F en serie con el resistor y el inductor, como en el circuitode la figura 8b.


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8. Encienda el generador. Revise si VAB = 10 V. Mida el voltaje en el resistor, VR, en elinductor, VL, y en el capacitor, Vc. Registre los valores en el rengln RLC de la tabla 11.Despus de realizar todas las mediciones, apague el generador de funciones.

9. Calcule I y XL como en los pasos 4 y 5. De igual modo, con el valor medido de Vc y elvalor calculado de I, obtenga la reactancia capacitiva del circuito. Anote la respuesta en el

rengln RLC de la tabla 11.

10. Calcule la impedancia, Z, del circuito con dos mtodos: la ley de Ohm (mediante VAB e I)y la frmula de la raz cuadrada (con R, Xc y XL). Registre sus respuestas en el renglnRLC de la tabla 11.

11. Retire el inductor del circuito y deje slo el resistor en serie con el capacitor como en lafigura 8c.

12. Encienda el generador de funciones. Revise VAB y ajstelo si es necesario. Mida VR yVC. anote los valores en el rengln RC de la tabla 11. Despus de realizar todas lasmediciones, apague el generador.

13. A partir de los valores medidos de VR y VC y el valor nominal de R, calcule la corriente, I,en el circuito. Despus, con el valor calculado de I, determine Xc. Registre sus respuestas en

el rengln RC de la tabla 11.

14. Calcule la impedancia total del circuito con dos mtodos: la ley de Ohm (mediante VAB eI) y la frmula de la raz cuadrada (con R y Xc). Anote sus respuestas en el rengln RC dela tabla 11.

Tabla 11.Determinacin de la impedancia de un circuito RLC serie


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Circuito

Componente Voltaje

aplicadoVAB,VPP

Voltaje en

elresistorVRVPP

Voltaje en

elinductorVL,VPP

Voltajeen el

capacitorVC,VPP

Corriente

I,mA

Reactancia

ImpedanciaZ,

RL,mH

C,F

IndXL

Cap. XC

Leydeohm

Frmula de larazcuadrada

RL 2k 100 X 10 3.75 5.96 x 1.87mA

2035

x 3.18

4143

RLC 2k 100 0.022

10 5.28 8.41 3.77 2.63mA

2004

2021

3.19

4018

RC 2k x 0.022

10 5.74 x 4.10 2.87mA

X 0.036

x x

CONCLUSIONES

Mediante el anlisis de fasores y a travs de la observacin de los ngulos de fase enel osciloscopio, se pudo constatar que en un circuito inductivo la corriente se atrasacon respecto al voltaje, mientras que en uno capacitivo sucede lo contrario, es decir elvoltaje se atrasa con respecto a la corriente. El desarrollo de los diferentes

procedimientos permiti verificar el cumplimiento de las relaciones entre inductancia,reactancia inductiva, capacitancia, reactancia capacitiva y ngulos de fase,establecidas en el marco terico del presente informe. Las diversas relaciones entrelos conceptos aqu estudiados permiten diferentes maneras de hallar una mismacantidad desconocida, dependiendo de los datos o mediciones con que cuente elobservador. A travs de las diferentes prcticas se pudieron constatar las frmulaspara el clculo de la impedancia, tanto en circuitos inductivos como capacitivos. Con laayuda del osciloscopio y dems instrumentos de laboratorio, es posible medir lapotencia real, aparente y reactiva en los circuitos inductivos y capacitivos.

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