Laboratorio Corriente Alterna

PRÁCTICA DE LABORATORIO

II-10

CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA
1. OBJETIVOS
Estudiar el comportamiento de los elementos básicos en los circuitos de corriente
alterna y determinar los parámetros del circuito.

2. MATERIALES
Osciloscopio
Multímetro
Resistencia
Inductor
Capacitor
Cables de conexión

3. TEORÍA
Los circuitos de corriente alterna constituyen un tema de sumaimportancia para la
ciencia y la tecnología, por muchas razones, entre las cuales podemos destacar: 1) la casi
totalidad de la energía eléctrica que se genera en todo el mundo para las industrias y
uso doméstico es de este tipo. 2) Cualquier corriente, por complicada que sea su
variación en el tiempo, puede ser analizada como una superposición de corrientes
senoidales de diferentes frecuencias(análisis de Fourier).
Un generador de CA opera mediante la rotación de una bobina de alambre dentro de un
campo magnético a velocidad angular constante, ω. Se induce una fuerza electromotriz
(fem) que varía con el tiempo en formal sinusoidal:
V (t) = Vm senω t

(1)

Donde Vm es el voltaje máximo o valor pico (figura 1) y ω = 2π f es la frecuencia angular,
siendo f la frecuencia expresada enHertz.

Corriente Alterna II-10. 1

Figura 1: Valor eficaz Vrms del voltaje alterno

Resulta interesante preguntarse: ¿cuál es el valor del voltaje o de la corriente alterna que
determina el ritmo de generación de calor en una resistencia, es decir, el valor que
equivale al de una corriente continua en el efecto de calentamiento? Este es el llamado
valor eficaz o rms (raíz cuadrática media) ypodemos demostrar que equivale al valor
máximo dividido por la raíz cuadrada de 2:
V
Vrms = m
2

I
Irms = m
2

(2)

En las especificaciones de voltaje de una fuente alterna, siempre se hace referencia al
voltaje eficaz o rms. Así, cuando decimos que el voltaje de la red doméstica es de 110
voltios, esto corresponde a un voltaje pico de 110 V multiplicado por la raíz cuadrada de
2,esto es, 156 V. Por otra parte, recuerde que los voltímetros y amperímetros de
corriente alterna lo que miden son valores eficaces.

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 con una frecuencia angular constante ω, en elsentido
contrario a las agujas del reloj (figura 2), 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.

Corriente Alterna II-10. 2

Figura 2: Representación fasorial de un voltaje alterno

En un circuito de corriente alterna que consiste de unacombinación de elementos:
generador, resistencia, inductor y condensador, la descripción fasorial proporciona una
visión geométrica clara del papel de cada uno de estos elementos en el circuito, como
veremos a continuación.
3 a. Elemento resistivo: C onsideremos una resistencia como único elemento
de un circuito, de modo que la caída de potencial (voltaje) a través de ella es:
VR = Vm senωt(3)

donde Vm es el voltaje máximo.

La corriente en la resistencia es:
IR =

VR Vm senωt
=
= Im senωt
R
R

( 4)

Donde Im es el valor máximo de la corriente, Im = Vm / R
Las ecuaciones 3 y 4 indican que en una resistencia la corriente IR y el voltaje VR
alcanzan sus valores cero y pico al mismo tiempo. Luego, en una resistencia la
corriente y el voltaje están en fase. Susfasores presentan la misma dirección y sentido
rotando con la misma frecuencia angular, ω (Figura 3). Dada esta condición, en lo

Corriente Alterna II-10. 3

sucesivo, será indistinto referirse a IR o a VR como elemento de referencia.

F igura 3: E n una resistencia VR e IR e stán en fase

Mientras esto es cierto para una resistencia, veremos a continuación que en los
inductores y los...