Circuitos rlc alterna
Páginas: 8 (1757 palabras)
Publicado: 13 de noviembre de 2010
Física Aplicada: Técnicas Experimentales Básicas
PRÁCTICA Nº 22
CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA
OBJETIVO:
Estudiar los circuitos en serie RL, RC y RLC en corriente alterna. Aplicación al cálculo de L y C.
MATERIAL:
Alimentación de potencia: c.a. 6.3 V a 50 Hz. Voltímetro electrónico (c.a. 0-10 V) u osciloscopio. Miliamperímetro (1 mA) Resistencias: 47 KQCondensadores: 470 nF. Autoinducciones: bobina de 8 H a 1 mA (aproximadamente). Interruptor y cable de conexión.
FUNDAMENTO:
Cuando a Los extremos de una resistencia óhmica se aplica una tensión alterna, V = VM sen ( t, la intensidad de la corriente que se origina se deduce a partir de la ley de Ohm:
[pic] (1)
resultando que la intensidad también varía sinusoidalmente con eltiempo, con la misma frecuencia que la tensión aplicada, y que su valor máximo vale
[pic] (2)
Por tanto, cuando un circuito sólo contiene resistencia óhmica, la intensidad de la corriente no presenta diferencia de fase respecto a la tensión aplicada que la origina (fig. 1).
En general, en los circuitos de corriente alterna se suelen utilizar otros elementos además delas resistencias óhmicas. Supongamos que existan, conectadas en serie con una resistencia R, una bobina L y un condensador C. Al aplicar una tensión alterna a los extremos de dicho circuito en serie, se establece, una vez desaparecidos los efectos transitorios de corta duración, una corriente estacionaria que viene expresada por
[pic] (3)
en la que se pone claramentede manifiesto que la frecuencia f = (/2( de la intensidad es la misma que la correspondiente a la tensión, pero que la intensidad está desfasada en un ángulo ( (ángulo de desfase o desfase) respecto a la tensión.
Los valores instantáneos de una intensidad de corriente, f.e.m. o diferencia de potencial alternas, varían de un modo continuo desde un valor máximo en un sentido, pasando porcero, hasta un valor máximo en el sentido opuesto, y así sucesivamente. El comportamiento de un determinado circuito en serie queda expresado por los valores máximos de la intensidad (Im) y de la tensión (Vm) (también del valor del desfase φ), pero es mucho más interesante estudiar los circuitos de corriente alterna en función de los valores eficaces, lef y Vef, en lugar de los valores máximos,porque los valores que se miden con los voltímetros y amperímetros de c.a. son precisamente los eficaces.
La intensidad eficaz de una corriente alterna se define como el valor de la intensidad de una corriente continua que desarrollase la misma cantidad de calor en la misma resistencia y en el mismo tiempo. Se demuestra que
[pic] (4)
y análogamente, latensión eficaz,
[pic] (5)
De ahora en adelante, se interpretará que las letras I y V sin subíndices hacen referencia a los valores eficaces de las magnitudes correspondientes.
La intensidad máxima Im está relacionada con la tensión máxima Vm por una expresión que tiene la misma forma que la que expresa la ley de Ohm para corrientes continuas[pic] (6)
denominándose la magnitud Z, impedancia del circuito, que es una generalización de la resistencia R de la ley de Ohm en corriente continua. Naturalmente, dividiendo los dos miembros de (6) por [pic], se obtiene para los valores eficaces
[pic] (7)
La relación que existe entre la impedancia Z del circuto RLC en serie y lascaracterísticas R, L y C de los tres elementos considerados es
[pic] (8)
que, introduciendo las siguientes simplificaciones,
XL = (L XC = 1/(C X = XL-XC (9)
se escribe
[pic] (10)
Por otra parte, el desfase (, viene dado por la expresión
[pic] (11)
La magnitud X recibe el nombre de...
PRÁCTICA Nº 22
CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA
OBJETIVO:
Estudiar los circuitos en serie RL, RC y RLC en corriente alterna. Aplicación al cálculo de L y C.
MATERIAL:
Alimentación de potencia: c.a. 6.3 V a 50 Hz. Voltímetro electrónico (c.a. 0-10 V) u osciloscopio. Miliamperímetro (1 mA) Resistencias: 47 KQCondensadores: 470 nF. Autoinducciones: bobina de 8 H a 1 mA (aproximadamente). Interruptor y cable de conexión.
FUNDAMENTO:
Cuando a Los extremos de una resistencia óhmica se aplica una tensión alterna, V = VM sen ( t, la intensidad de la corriente que se origina se deduce a partir de la ley de Ohm:
[pic] (1)
resultando que la intensidad también varía sinusoidalmente con eltiempo, con la misma frecuencia que la tensión aplicada, y que su valor máximo vale
[pic] (2)
Por tanto, cuando un circuito sólo contiene resistencia óhmica, la intensidad de la corriente no presenta diferencia de fase respecto a la tensión aplicada que la origina (fig. 1).
En general, en los circuitos de corriente alterna se suelen utilizar otros elementos además delas resistencias óhmicas. Supongamos que existan, conectadas en serie con una resistencia R, una bobina L y un condensador C. Al aplicar una tensión alterna a los extremos de dicho circuito en serie, se establece, una vez desaparecidos los efectos transitorios de corta duración, una corriente estacionaria que viene expresada por
[pic] (3)
en la que se pone claramentede manifiesto que la frecuencia f = (/2( de la intensidad es la misma que la correspondiente a la tensión, pero que la intensidad está desfasada en un ángulo ( (ángulo de desfase o desfase) respecto a la tensión.
Los valores instantáneos de una intensidad de corriente, f.e.m. o diferencia de potencial alternas, varían de un modo continuo desde un valor máximo en un sentido, pasando porcero, hasta un valor máximo en el sentido opuesto, y así sucesivamente. El comportamiento de un determinado circuito en serie queda expresado por los valores máximos de la intensidad (Im) y de la tensión (Vm) (también del valor del desfase φ), pero es mucho más interesante estudiar los circuitos de corriente alterna en función de los valores eficaces, lef y Vef, en lugar de los valores máximos,porque los valores que se miden con los voltímetros y amperímetros de c.a. son precisamente los eficaces.
La intensidad eficaz de una corriente alterna se define como el valor de la intensidad de una corriente continua que desarrollase la misma cantidad de calor en la misma resistencia y en el mismo tiempo. Se demuestra que
[pic] (4)
y análogamente, latensión eficaz,
[pic] (5)
De ahora en adelante, se interpretará que las letras I y V sin subíndices hacen referencia a los valores eficaces de las magnitudes correspondientes.
La intensidad máxima Im está relacionada con la tensión máxima Vm por una expresión que tiene la misma forma que la que expresa la ley de Ohm para corrientes continuas[pic] (6)
denominándose la magnitud Z, impedancia del circuito, que es una generalización de la resistencia R de la ley de Ohm en corriente continua. Naturalmente, dividiendo los dos miembros de (6) por [pic], se obtiene para los valores eficaces
[pic] (7)
La relación que existe entre la impedancia Z del circuto RLC en serie y lascaracterísticas R, L y C de los tres elementos considerados es
[pic] (8)
que, introduciendo las siguientes simplificaciones,
XL = (L XC = 1/(C X = XL-XC (9)
se escribe
[pic] (10)
Por otra parte, el desfase (, viene dado por la expresión
[pic] (11)
La magnitud X recibe el nombre de...
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