Circuitos Rc Y Rcl En Estado Transitorio
Páginas: 5 (1102 palabras)
Publicado: 24 de junio de 2012
Circuitos RC y RCL en estado Transitorio
Objetivos:
1. Medir la constante de tiempo capacitiva en circuitos RC.
2. Determinar la carga y energía máxima en un condensador.
3. Explicar el comportamiento de un circuito RC en serie ante una señal cuadrada, observando la señal de salida tanto por el condensador como por la resistencia.
4. Medir la frecuencia angular de resonanciay el tiempo de relajación de un circuito RLC en serie.
5. Determinar la corriente, la variación de corriente y energía máxima en la bobina.
Marco Teórico
Circuitos RL y RLC estado transitorio
Es el régimen de transición a partir de un estado inicial con potencial y corriente cero, hacia un estado final con potencial y corriente cero, se distinguen del estado estacionario, donde ladiferencia de potencial y la corriente poseen valores eficaces claramente establecidos.
Circuitos RL
Al observar el siguiente circuito
[pic]
Se observa que la corriente es simplemente [pic] de donde se conoce que la bobina en un circuito de corriente continua se comporta como un cortocircuito. Para el estudio de régimen transitorio se agrega un interruptor el cual se cerrara y abrirádependiendo del caso a estudiar.
Establecimiento de una Corriente Constante
El estudiar un circuito en estado transitorio, lo que significa es que hay un cambio de condiciones en el mismo dependiendo del estado del interruptor. Ya que cuando este está abierto la corriente en el circuito es cero, mientras que cuando el interruptor se cierra la corriente comienza a circular desde cero hasta elvalor máximo ([pic]).
Ese tiempo que transcurre desde que la corriente es cero hasta su valor máximo es llamado constante de tiempo inductivo ([pic] ).
[pic]
La constante de tiempo ([pic] ) se mide en segundos y da el tiempo necesario para que la corriente alcance el 63% de su valor final.
[pic]
Circuito RC
En un condensador a diferencia de la bobina no se puede decir que hayauna corriente que atraviese el condensador, ya que dicho elemento se comporta como un circuito abierto.
Carga de un Condensador
En el circuito que está a continuación, inicialmente no hay carga en el condensador. Al pasar el interruptor de la posición 1 a la posición 2 en t=0, los electrones de la placa superior pasan a través de la resistencia y de la fuente hacia la placa inferior,dejando la placa superior con carga neta positiva y la inferior con carga neta negativa.
La acumulación de carga continua hasta que la diferencia de potencial en los extremos del condensador iguale a la fuerza electromotriz V, la carga máxima adquirida será entonces CV.
[pic]
Durante la transferencia de carga se cumple que
[pic] [pic]
De donde
[pic]
Donde la constante de tiempo capacitiva[pic] es RC.
La representación grafica muestra el crecimiento de la carga del condensador y la constante de tiempo da el tiempo necesario para alcanzar el 63% de la carga máxima. La corriente, o velocidad con la cual varia la carga es:
i =[pic]
[pic]
Descarga del Condensador
Para este tipo de circuito la carga inicial es la carga máxima, CV, en el condensador, al pasar el interruptor dela posición 2 a la 1 en t=0, los electrones de la placa inferior comienzan a pasar a través de la resistencia hacia la placa superior y el proceso continua hasta que haya pasado el numero suficiente de electrones para neutralizar la carga de la placa. En ese momento la diferencia de potencial en los extremos del condensador es cero.
[pic]
Esta representación grafica muestra el decaimientode la carga y la constante [pic] da el tiempo necesario para que la carga disminuya al 37% del valor máximo.
[pic]
Donde [pic] que sería la constante de tiempo de carga o descarga del condensador a traves de la resistencia.
Energía almacenada en un circuito RC
[pic][pic][pic]
Circuito LC
Al cerrar el interruptor hacia la posición 2 en t=0, los electrones de la placa inferior...
Objetivos:
1. Medir la constante de tiempo capacitiva en circuitos RC.
2. Determinar la carga y energía máxima en un condensador.
3. Explicar el comportamiento de un circuito RC en serie ante una señal cuadrada, observando la señal de salida tanto por el condensador como por la resistencia.
4. Medir la frecuencia angular de resonanciay el tiempo de relajación de un circuito RLC en serie.
5. Determinar la corriente, la variación de corriente y energía máxima en la bobina.
Marco Teórico
Circuitos RL y RLC estado transitorio
Es el régimen de transición a partir de un estado inicial con potencial y corriente cero, hacia un estado final con potencial y corriente cero, se distinguen del estado estacionario, donde ladiferencia de potencial y la corriente poseen valores eficaces claramente establecidos.
Circuitos RL
Al observar el siguiente circuito
[pic]
Se observa que la corriente es simplemente [pic] de donde se conoce que la bobina en un circuito de corriente continua se comporta como un cortocircuito. Para el estudio de régimen transitorio se agrega un interruptor el cual se cerrara y abrirádependiendo del caso a estudiar.
Establecimiento de una Corriente Constante
El estudiar un circuito en estado transitorio, lo que significa es que hay un cambio de condiciones en el mismo dependiendo del estado del interruptor. Ya que cuando este está abierto la corriente en el circuito es cero, mientras que cuando el interruptor se cierra la corriente comienza a circular desde cero hasta elvalor máximo ([pic]).
Ese tiempo que transcurre desde que la corriente es cero hasta su valor máximo es llamado constante de tiempo inductivo ([pic] ).
[pic]
La constante de tiempo ([pic] ) se mide en segundos y da el tiempo necesario para que la corriente alcance el 63% de su valor final.
[pic]
Circuito RC
En un condensador a diferencia de la bobina no se puede decir que hayauna corriente que atraviese el condensador, ya que dicho elemento se comporta como un circuito abierto.
Carga de un Condensador
En el circuito que está a continuación, inicialmente no hay carga en el condensador. Al pasar el interruptor de la posición 1 a la posición 2 en t=0, los electrones de la placa superior pasan a través de la resistencia y de la fuente hacia la placa inferior,dejando la placa superior con carga neta positiva y la inferior con carga neta negativa.
La acumulación de carga continua hasta que la diferencia de potencial en los extremos del condensador iguale a la fuerza electromotriz V, la carga máxima adquirida será entonces CV.
[pic]
Durante la transferencia de carga se cumple que
[pic] [pic]
De donde
[pic]
Donde la constante de tiempo capacitiva[pic] es RC.
La representación grafica muestra el crecimiento de la carga del condensador y la constante de tiempo da el tiempo necesario para alcanzar el 63% de la carga máxima. La corriente, o velocidad con la cual varia la carga es:
i =[pic]
[pic]
Descarga del Condensador
Para este tipo de circuito la carga inicial es la carga máxima, CV, en el condensador, al pasar el interruptor dela posición 2 a la 1 en t=0, los electrones de la placa inferior comienzan a pasar a través de la resistencia hacia la placa superior y el proceso continua hasta que haya pasado el numero suficiente de electrones para neutralizar la carga de la placa. En ese momento la diferencia de potencial en los extremos del condensador es cero.
[pic]
Esta representación grafica muestra el decaimientode la carga y la constante [pic] da el tiempo necesario para que la carga disminuya al 37% del valor máximo.
[pic]
Donde [pic] que sería la constante de tiempo de carga o descarga del condensador a traves de la resistencia.
Energía almacenada en un circuito RC
[pic][pic][pic]
Circuito LC
Al cerrar el interruptor hacia la posición 2 en t=0, los electrones de la placa inferior...
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