P3 CircuitoRLC1

Departamento de Física
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------LABORATORIO DE FUNDAMENTOS FÍSICOS II

Grados TIC

PRÁCTICA 3
OSCILACIONES FORZADAS Y AMORTIGUADAS
EN UN CIRCUITO RLC

Relación de material:
Osciloscopio
Oscilador: Generador de señales de frecuencia variable
Bobina (coeficiente de autoinducción ~35 mH)Reostato
Condensador
Cables con bananas

OBSERVACIONES:
Antes de comenzar el experimento comprobar que todo el material que aparece en la
relación se encuentra en la mesa de trabajo. Al finalizar, dejar el puesto ordenado y
limpio, volviendo a comprobar que todo el material está en su lugar y listo para ser
utilizado de nuevo. Al finalizar, desconectar todos los aparatos.

PRÁCTICA 3-2/7

PRÁCTICA3: OSCILACIONES FORZADAS Y AMORTIGUADAS
Con este experimento se pretende cumplir dos objetivos:
1) Comprender el comportamiento de un circuito RLC.
2) Determinar los parámetros fundamentales de las oscilaciones amortiguadas.
3) Comprender el fenómeno de la resonancia en un circuito RLC.

1.- INTRODUCCIÓN AL EXPERIMENTO
Circuito RLC serie en régimen estacionario sinusoidal
Cuando un circuito RLCserie es alimentado por una tensión alterna sinusoidal de frecuencia ω,
la respuesta del circuito consta de un régimen transitorio, que se extingue con el transcurso del
tiempo, y de un régimen estacionario, del cual nos ocupamos ahora y que consiste en una
oscilación con la misma frecuencia ω de la tensión aplicada. Así, en este régimen estacionario la
carga en el condensador puede escribirse como:donde Q0 es la amplitud de las oscilaciones de carga y δ representa el retraso de la carga con
respecto a la tensión aplicada. Estas dos constantes dependen de las características del circuito y
de las de la tensión aplicada. Para la amplitud se tiene que:

Y para el desfase:

En estas expresiones, V0 y ω corresponden respectivamente a la amplitud y a la frecuencia de la
tensión aplicada,mientras que R y L son respectivamente la resistencia y el coeficiente de
autoinducción del circuito. El parámetro ω0 representa la frecuencia natural o propia del
circuito, y también la frecuencia de resonancia en energía, y puede obtenerse a partir de la

frecuencia

En circuitos con un amortiguamiento débil, la frecuencia de resonancia en amplitud es
aproximadamente igual a la natural.
El fenómeno deresonancia surge de la dependencia de la amplitud de las oscilaciones en el
circuito no sólo de la amplitud de la tensión aplicada, sino también de su frecuencia. Ciertos
valores de esta frecuencia de alimentación conducen en el circuito a oscilaciones de la mayor
amplitud posible para una amplitud V0 dada, diciéndose en ese caso que el circuito se halla en
resonancia. Dos tipos de resonanciapueden aparecer en el circuito RLC: por resonancia en

PRÁCTICA 3-3/7

amplitud nos referimos a la que sucede cuando el circuito es alimentado con una señal de
frecuencia ω=ωRA, lo que da lugar a oscilaciones de la máxima amplitud en la carga del
condensador. Si la frecuencia de alimentación ω coincide en cambio con la frecuencia natural
ω0 del circuito, son las oscilaciones de la intensidad decorriente en el mismo las que alcanzan
una amplitud máxima y hablamos en tal caso de resonancia en intensidad o de resonancia en
energía. En esta situación, la intensidad de corriente oscila en fase con la tensión aplicada y la
potencia suministrada al circuito por la fuente (así como la disipada en su resistencia) presenta
su valor máximo.
La suma de la tensión en bornes de cada elemento en elcircuito RLC forzado debe igualar la
tensión aplicada, es decir:

En el régimen estacionario, tenemos que:

En estas expresiones se aprecia cómo las tensión en bornes del condensador, V C, y la que hay en
bornes de la bobina, VL se encuentran en oposición de fase, respectivamente retrasadas y
adelantadas en un cuarto de período con respecto a la tensión en bornes de la resistencia, VR. En
la resonancia...