Prelaboratorio

3606800415925Fig.1
V, I
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V, I
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I
MARCO TEÓRICO
Cuando a Los extremos de una resistencia óhmica se aplica una tensión alterna, V = Vm senw t, la intensidad de la corriente que se origina se deduce a partir de la ley de Ohm:
I= Vm senwt/R= Imsenwt

Resultando que la intensidad también varía sinusoidalmente con el tiempo, con la misma frecuencia que la tensiónaplicada, y que su valor máximo vale
Im= Vm/R
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 de las 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
i=Imsen(wt-Ф)
en la que se pone claramente de manifiesto la intensidad está desfasada en un ángulo Ф.
Los valoresinstantáneos de una intensidad de corriente, f.e.m. o diferencia de potencial alternos, varían de un modo continuo desde un valor máximo en un sentido, pasando por cero, 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 desfaseФ), 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 corriente alterna son precisamente los eficaces.
La intensidad eficaz de una corriente alterna se define como el valor de la intensidad de una corriente continua quedesarrollase la misma cantidad de calor en la misma resistencia y en el mismo tiempo. Se demuestra que
Ief= Im/ 2^½
y análogamente, la tensión eficaz,
Vef= Vm/ 2^½= 0.707Vm
Diagramas de fasores:
Una manera práctica de representar y visualizar el comportamiento relativo de la corriente y el voltaje alterno en un circuito es mediante un diagrama de fasores. Un fasor es un vector que gira conuna frecuencia angular constante ω, en el sentido contrario a las agujas del reloj y tiene las siguientes propiedades:
1) Su módulo es proporcional al valor máximo de la cantidad representada.
2) Su proyección sobre el eje vertical da el valor instantáneo de dicha cantidad.
En un circuito de corriente alterna que consiste de una combinación de elementos: generador, resistencia, inductor ycondensador, la descripción fasorial proporciona una visión geométrica clara del papel de cada uno de estos elementos en el circuito, como veremos a continuación.
3a. Elemento resistivo:
Consideremos una resistencia como único elemento de un circuito, de modo que la caída de potencial (voltaje) a través de ella es:
VR=Vmsenωt, donde Vm es el voltaje máximo.
La corriente en la resistencia es:IR=VRR=VmsenωtR=Imsenωt, Donde Im es el valor máximo de la corriente, Im=Vm/R
Luego, en una resistencia la corriente y el voltaje están en fase. Sus fasores presentan la misma dirección y sentido rotando con la misma frecuencia angular, ω. Dada esta condición, en lo sucesivo, será indistinto referirse a IRo a VR como elemento de referencia
Mientras esto es cierto para una resistencia, veremos acontinuación que en los inductores y los condensadores la corriente y el voltaje se desfasan.
3b. Elemento inductivo:
Consideremos la parte de un circuito que contiene una inductancia pura L.
El voltaje instantáneo en la autoinducción es, VL=Vmsenωt y está relacionado con la corriente de acuerdo a la expresión:
VL=Vmsenωt=LdILdt
Para obtener la corriente, integramos esta expresión:...