Circuitos
Páginas: 6 (1346 palabras)
Publicado: 3 de septiembre de 2012
Electricidad y Magnetismo Laboratorio – Trabajo Práctico N°3: Circuitos RLC. ° I.- OBJETIVOS
UEUQ – Cursada 2004
Familiarización con las prestaciones de un osciloscopio para registrar (y medir) la forma de onda de tensiones rápidamente variables. Estudio de la respuesta en frecuencia de ciertas combinaciones de resistencias, capacitores e inductores, al operar en régimen de corrientesalternantes.
II.- INTRODUCCIÓN
En la presente experiencia se estudian las corrientes alternantes que se generan en los circuitos formados por combinaciones de un resistor R, un capacitor C, y una inductancia L, cuando se aplica una fem (fuerza electromotriz) ε que varía con el tiempo en la forma
ε = ε 0 cos(ωt ) ,
(1)
donde ε0 es la amplitud de la tensión alternante proporcionada por lafuente de excitación, ω (= 2πf) es la frecuencia angular (pulsación) fija de excitación, y ωt, el argumento de la función sinusoidal (cosenoidal), es la fase de la tensión. Dada la analogía directa existente entre las oscilaciones electromagnéticas en un circuito LC (formado por la combinación entre un condensador y una inductancia) y el oscilador armónico simple (sistema mecánico formado por una masam unida a un resorte de constante k), el agregado de una resistencia R en el circuito tiene el efecto de establecer un amortiguamiento de la amplitud de las oscilaciones, extendiendo la analogía hasta abarcar la similitud entre el circuito RLC y el oscilador armónico amortiguado (establecido cuando al sistema masa-resorte anterior se lo somete a la acción de una fuerza amortiguadora proporcionala la velocidad v de la masa m, y en oposición a ésta). Adicionalmente, la aplicación en el circuito RLC de una sola malla de una tensión de excitación del tipo expuesto en la ecuación (1), establece la analogía final con los sistemas mecánicos, remitiendo el análisis al del oscilador amortiguado forzado (sometido a una fuerza impulsora que genera las oscilaciones forzadas del sistema masa-resorteamortiguado). Lejos de promover la caracterización del oscilador amortiguado forzado, el objetivo de este práctico de laboratorio es el estudio de la respuesta en frecuencia de los circuitos RLC; es decir, el estudio de las condiciones que se establecen en un circuito RLC dado (básicamente, la forma de la intensidad de corriente), cuando la frecuencia angular ω de la fuente de excitación[1] varíadentro de un cierto intervalo. Las
1
La frecuencia angular ω de la fuente de excitación no es en general igual a la frecuencia natural característica ω0 de las oscilaciones libres del circuito LC.
propiedades de amortiguamiento del circuito RLC están relacionadas muy directamente con su respuesta en frecuencia; por ejemplo, en el circuito RLC serie, pequeños amortiguamientos (resistenciatotal mínima) indican una curva de respuesta (amplitud de corriente vs. frecuencia) muy estrecha, y viceversa. En resumen, se pretende obtener la resolución de dos configuraciones habituales en los circuitos RLC. Por resolución se entiende la obtención de la impedancia que las distintas combinaciones de elementos de circuito oponen a la tensión sinusoidal de excitación, y posteriormente ladeterminación de la dependencia de la corriente establecida en el circuito, con la frecuencia ω (= 2πf) de la fuente de excitación. La mecánica de resolución de los circuitos RLC propuestos se basará en la representación fasorial, en la cual a cada magnitud relevante del circuito (la fem de excitación del sistema, las intensidades de corriente que circulan a través de los elementos del circuito, y lascaídas de tensión en los extremos de los mismos) se le asigna una longitud proporcional a su amplitud, y una orientación respecto de un eje de referencia que indica la diferencia de fase entre la magnitud representada y la magnitud asociada al eje de referencia.
III.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se estudiarán dos arreglos RLC particulares; es decir, dos combinaciones usuales en los circuitos...
UEUQ – Cursada 2004
Familiarización con las prestaciones de un osciloscopio para registrar (y medir) la forma de onda de tensiones rápidamente variables. Estudio de la respuesta en frecuencia de ciertas combinaciones de resistencias, capacitores e inductores, al operar en régimen de corrientesalternantes.
II.- INTRODUCCIÓN
En la presente experiencia se estudian las corrientes alternantes que se generan en los circuitos formados por combinaciones de un resistor R, un capacitor C, y una inductancia L, cuando se aplica una fem (fuerza electromotriz) ε que varía con el tiempo en la forma
ε = ε 0 cos(ωt ) ,
(1)
donde ε0 es la amplitud de la tensión alternante proporcionada por lafuente de excitación, ω (= 2πf) es la frecuencia angular (pulsación) fija de excitación, y ωt, el argumento de la función sinusoidal (cosenoidal), es la fase de la tensión. Dada la analogía directa existente entre las oscilaciones electromagnéticas en un circuito LC (formado por la combinación entre un condensador y una inductancia) y el oscilador armónico simple (sistema mecánico formado por una masam unida a un resorte de constante k), el agregado de una resistencia R en el circuito tiene el efecto de establecer un amortiguamiento de la amplitud de las oscilaciones, extendiendo la analogía hasta abarcar la similitud entre el circuito RLC y el oscilador armónico amortiguado (establecido cuando al sistema masa-resorte anterior se lo somete a la acción de una fuerza amortiguadora proporcionala la velocidad v de la masa m, y en oposición a ésta). Adicionalmente, la aplicación en el circuito RLC de una sola malla de una tensión de excitación del tipo expuesto en la ecuación (1), establece la analogía final con los sistemas mecánicos, remitiendo el análisis al del oscilador amortiguado forzado (sometido a una fuerza impulsora que genera las oscilaciones forzadas del sistema masa-resorteamortiguado). Lejos de promover la caracterización del oscilador amortiguado forzado, el objetivo de este práctico de laboratorio es el estudio de la respuesta en frecuencia de los circuitos RLC; es decir, el estudio de las condiciones que se establecen en un circuito RLC dado (básicamente, la forma de la intensidad de corriente), cuando la frecuencia angular ω de la fuente de excitación[1] varíadentro de un cierto intervalo. Las
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La frecuencia angular ω de la fuente de excitación no es en general igual a la frecuencia natural característica ω0 de las oscilaciones libres del circuito LC.
propiedades de amortiguamiento del circuito RLC están relacionadas muy directamente con su respuesta en frecuencia; por ejemplo, en el circuito RLC serie, pequeños amortiguamientos (resistenciatotal mínima) indican una curva de respuesta (amplitud de corriente vs. frecuencia) muy estrecha, y viceversa. En resumen, se pretende obtener la resolución de dos configuraciones habituales en los circuitos RLC. Por resolución se entiende la obtención de la impedancia que las distintas combinaciones de elementos de circuito oponen a la tensión sinusoidal de excitación, y posteriormente ladeterminación de la dependencia de la corriente establecida en el circuito, con la frecuencia ω (= 2πf) de la fuente de excitación. La mecánica de resolución de los circuitos RLC propuestos se basará en la representación fasorial, en la cual a cada magnitud relevante del circuito (la fem de excitación del sistema, las intensidades de corriente que circulan a través de los elementos del circuito, y lascaídas de tensión en los extremos de los mismos) se le asigna una longitud proporcional a su amplitud, y una orientación respecto de un eje de referencia que indica la diferencia de fase entre la magnitud representada y la magnitud asociada al eje de referencia.
III.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se estudiarán dos arreglos RLC particulares; es decir, dos combinaciones usuales en los circuitos...
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