corriente alterna

Resumen
En este trabajo práctico se pretende analizar cómo se comportan los distintos dispositivos de un circuito cuando se emplea corriente variable en el tiempo. Ya sea cambiando la fase, cuando está en resonancia, viendo si en estos casos se sigue cumpliendo la ley de Kirchhoff válida para corrientes continuas. Se aprendió a usar un osciloscopio y un generador de señales, así como tambiénse usaron inductores y materiales ferromagnéticos en las distintas experiencias.
Introducción
Para suministrar una corriente alterna a un circuito, se requiere una fuente de fem o voltaje alterno. El símbolo habitual de diagrama de circuito de una fuente de CA es:

Un voltaje sinusoidal puede ser descrito por una función como:
v=Vcosωt (1)
Donde v es la diferencia depotencial instantánea, V es la diferencia de potencial máxima, conocida como amplitud de voltaje; y ω es la frecuencia angular, igual a 2π veces la frecuencia f.
De modo análogo, una corriente sinusoidal se describe:
i=Icosωt (2)
Donde i es la corriente instantánea e I es la corriente o amplitud de corriente.
Para representar los voltajes y las corrientes que varían en formasinusoidal, son utilizados los diagramas de fasores, en donde se representa el módulo y la fase de cada vector.
El valor eficaz de una corriente sinusoidal y el valor eficaz de un voltaje sinusoidal, realizando un promedio de ambos, es el siguiente:
Ief=I2 Vef=V2La aplicación de la segunda ley de Kirchhoff a un circuito formado por resistencias, capacitores e inductores cuando latensión aplicada varía en forma armónica (sinusoidal), lleva una (o varias) ecuaciones de segundo grado en las corrientes que circulan. Para resolverlas se recurre a una transformación al campo complejo, que conduce al concepto de impedancia (número complejo), la que depende del tipo de elemento del circuito. A una resistencia R se le asocia su propio valor, a un capacitor se le asigna la reactanciacapacitiva XC=-jωC y a una inductancia la reactancia inductiva XL=jωL . En estos casos las impedancias correspondientes a un capacitor o un inductor resultan imaginarias puras.
La impedancia de un circuito que contenga elementos activos depende de la frecuencia, ya que las reactancias inductiva y capacitiva son directa e inversamente proporcionales, respectivamente, a la frecuencia. En uncircuito RLC serie, en virtud de la primera ley de Kirchhoff, el fasor que representa el voltaje total (VG) es la suma vectorial de los fasores de los voltajes individuales (VR, VL, VC). Un circuito entrará en resonancia a aquellas frecuencias para las cuales la impedancia sea un numero real; es decir cuando se anule su parte imaginaria. Esto ocurre cuando la tensión y la corriente están en fase. A lafrecuencia en que la impedancia Z es mínima, la corriente resulta máxima. Esta condición corresponde a XC=XL, que corresponde a una frecuencia:
f0=12π1LC (3)
En resonancia el módulo de la corriente es:
I=VGZ=VG(R+RG+RL)2+(ωL-1ωC)2 (4)
y el factor de mérito:
Q=2πf0LR+RG+RL (5)
Por razones de rendimiento es conveniente transportar laenergía eléctrica a diferencias de potencial elevadas e intensidades pequeñas, con la reducción consiguiente de la cantidad de calor I2R perdida por segundo en la línea de transporte debida al efecto Joule. Por otra parte, las condiciones de seguridad y de aislamiento de las partes móviles requieren voltajes relativamente bajos en los equipos generadores, en los motores y en las instalacionesdomésticas. Una de las propiedades más útiles de los circuitos de corriente alterna es la facilidad y el rendimiento elevado con que pueden, por medio de transformadores, variarse los valores de los voltajes (e intensidades de las corrientes). De hecho el transformador es una “máquina” eléctrica de gran rendimiento: muy difícilmente cae por debajo del 94% pudiendo llegar hasta el 99% en grandes...