Corriente Alterna

CORRIENTE ALTERNA

Vélez Hanner (1037739)
Fierro Gaviria Carlos Stefano (1029936)
Departamento de Física, Universidad del Valle
21 de octubre de 2012

RESUMEN: Se realizara una práctica con el fin de evaluar el circuito RC (Resistencia y capacitor) por el que circula una corriente alterna. A través de un circuito compuesto por un capacitor y resistencias variables, la corriente alternaque fluye por este es graficada por un osciloscopio, en la cual se muestra el comportamiento armónico sinusoidal. Este comportamiento será objeto de análisis en el laboratorio.

INTRODUCCION:

Diariamente, y aunque no seamos consientes de ello, la corriente alterna es la responsable de permitir el funcionamiento de todos los dispositivos electrónicos. Fue en 1882 el físico matemático Nikolatesla el primero que propuso el uso masivo de la corriente alterna como una solución que en su momento, otorgaba la corriente continua [1]. El resultado de sus estudios condujo a una serie de expresiones que serán motivo de análisis mas adelante. Como la practica se realizo en base a un circuito RC, la corriente variable presenta un comportamiento armónico, que es expresado en la fig 1 .

fig 1Onda sinodal de corriente alterna.

Las ecuaciones para esta configuración de voltajes son:

Vx(t) = VR(t) + Vc(t) (1)

Donde VR = Voltaje resistencia
Vc = Voltaje capacitor.

Para la segunda parte de la practica, en el osciloscopio se mostraran 2 señales de corriente, con un desfase Ǿ. Esto trae como consecuencia una grafica en forma de elipse mostrada en elosciloscopio. Esta configuración es mostrada en la fig.1

fig 1. Elipse formada en el osciloscopio.
En el grafico anterior, la letra a corresponde a los máximos valores de VX ( VY = 0 ), mientras que b es la distancia entre los dos puntos de corte de la elipse con la abscisa VX ( VY = 0 ).

Para obtener la elipse anterior, describimos las siguientes ecuaciones, que varían en un Angulo Ǿ,tanto del eje x como el eje y. Las expresiones son escritas a continuación.

Vx(t) = Vx0 Sen (w.t) (2)
Vy(t) = Vy0 Sen (w.t-Ǿ)

Donde W = Velocidad angular
T = Tiempo.

Para encontrar el ángulo de desfase, escribimos las siguientes ecuaciones:

TanǾ = wRC (3)
SenǾ = b/a (4)

Donde W = Velocidad angularC = Capacitor
R = Resistencia
a = ancho max. de elipse
b = Largo max. de elipse

Al describir una onda periódica, la corriente alterna posee una velocidad angular descrita con la siguiente ecuación:

W = 2πf (5)
Donde W = Velocidad angular
f = Frecuencia.El objetivo de esta práctica consiste en analizar el comportamiento del circuito RC al ser atravesado por una corriente alterna con patrón sinodal. Este patrón, evidenciado en el osciloscopio, será el objeto de nuestro estudio.

PROCEDIMIENTO:

Para realizar nuestra práctica, se necesitaron osciloscopio, un generador de señales, una resistencia que varia de 1 a 100000 Ω, capacitor de 1 a100 nḟ, y cables de conexión.

Con los elementos interiores, realizamos el montaje de la fig 3.

fig 3. Montaje experimental circuito RC.

Con el objetivo de describir una elipse en la pantalla del osciloscopio, se realiza el montaje anterior, pero ahora activamos la opción XY en este dispositivo. Con esta acción, quitamos el diente de sierra a las placas de deflexión horizontal, y en sulugar colocando una señal externa. Esto se logra girando el reóstato base de tiempos en el osciloscopio a la posición x-y. Al canal 1 ó eje X se envía el voltaje aplicado v(t), es decir, la salida del generador de señales. Al canal 2 ó eje Y se envía vC (t) ó vR(t).
Con este procedimiento, obtenemos la fig 1.

Iniciando con el primer montaje, experimentaremos generando ondas con distintas...