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PRÀCTICA 7: “CIRCUITO RLC DE CORRIENTE ALTERNA”

OBJETIVO GENERAL:
Al término de la práctica el alumno ubicara experimentalmente los circuitos eléctricos en serie, paralelos y mixtos, con dispositivos resistivos, capacitivos y inductivos, por lo cual es importante conocer el funcionamiento de de los mismos y como se comportan además medira sus voltajes valores de las resistencias eintensidades de corriente , en corriente .
MATERIAL EMPLEADO
5 resistencias (10000 Ω, 2000Ω, 1000Ω, 560Ω, a 2 Watts)
Una fuente de corriente alterna regulada de 0-127 Volts.
Multímetro digital.
Una tabla de perfocel de 40 x 40 cm
20 caimanes
Un capacitor de 6μF a 350 V de C.A.
10 zapatas de baquelita con sus respectivos tornillos y tuercas.
Un cautín de punta.
Soldadura y pasta para soldar

INTRODUCCIÓNLos circuitos RLC son aquellos que presentan dispuestos en serie una resistencia, una bobina de autoinducción y un condensador, todo ello conectado a una fuente de corriente alterna como aparece representado en la figura 1.






Teniendo en cuenta que los tres dispositivos están dispuestos serie, la ecuación que describe la corriente que circula por el circuito es:


La solución de esta ecuaciónen régimen estacionario tiene la forma:



Donde



Es interesante hacer notar que, para una amplitud de voltaje fijo Vo, la amplitud de la intensidad es máxima para un valor de la frecuencia que satisfaga la ecuación:


Esa frecuencia se denomina frecuencia de resonancia, y en tales condiciones el circuito se comporta como un circuito puramente resistivo con resistencia R+RL. Es importantehacer notar que en esas condiciones, el desfase entre la f.e.m. y la intensidad que circula por el circuito, es nulo (ϕ = 0) de acuerdo a laecu. (3).

B) Medidas de desfases y amplitudes con el osciloscopio.
En primer lugar es necesario leer el apartado de descripción y manejo del osciloscopio.
Si se tiene dos voltajes de variación sinusoidal con el tiempo con la misma frecuencia y un desfase ϕ,las ecuaciones que los describen son:
V1(t) = Vo1sen(ωt) (5)
V2(t) = Vo2sen(ωt-ϕ) (6)
Es posible determinar el desfase ϕ, y las amplitudes Vo1 y Vo2 utilizando el osciloscopio. Para ello se lleva una de las señales a las placas horizontales y la otra a las verticales. El resultado será que el punto luminoso de la pantalla describirá en función del tiempo una curva, siendo las componentes delvector de posición en cada instante (x(t),y(t)) proporcionales (salvo traslaciones de origen) a las señales V1(t) y V2(t). El resultado será en general una elipse (figura de Lissajous) como indica la figura 2, donde el punto de corte de la elipse con el eje x, a, satisface










De las medidas de a, y de los valores de Vo1 se puede obtener el valor del desfase ϕ. (Es más práctico y preciso medircon el osciloscopio 2a y 2Vo1). Las longitudes medidas en el eje x del osciloscopio no se corresponden con valores de diferencias de potencial, ya que dicho eje no está calibrado. Sin embargo, no es necesario conocer el valor de la diferencia de potencial Vo1 para obtener senϕ, sino simplemente la relación entre Vo1 y Vo1senϕ .
El método anterior puede ser directamente aplicado a la medida deldesfase entre la señal de la fuente y la intensidad que circula por el circuito RLC ya que la caída de potencial en la resistencia R viene dada por la expresión
VR(t) = RIosen(ωt-ϕ) (8)
Y la señal en el generador por la fórmula
V(t) = Vosen(ωt) (9)
Se puede demostrar que la amplitud de la caída de potencial en el condensador viene dada por la expresión:
VoC=Io/Cω (10)
Por otra parte laamplitud de la caída de potencial en la bobina viene dada por la expresión (a frecuencias altas se puede despreciar la resistencia interna de la bobina):
VoL=IoLω (11)

DESARROLLO EXPERIMENTAL


EXPERIMENTO 1

1.- Arme el circuito de figura 1 obtenga las mediciones de los parámetros resistivo en serie de corriente directa, anotando los valores obtenidos y realizando su cálculos respectivos.

Datos:...