inf n°10 fis iii

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) a $ o r a * o r i o d e E l e c * r i c i d a d y M a +n e * i s , o

E x p e r i e n c i a N ° 10 : Capaci*ancia en Circ-i*ode Corrien*e Al*erna

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O./EIOS

• Estudiar el comportamiento de la Corriente Alterna (AC) en un circuito

Resistencia – Condensador (RC).

FUNDAMENO ERICO:

En electrónica y electrotecnia, se denomina reactancia a la oposiciónorecida al paso de la corriente alterna por inductores (!o!inas) y

condensadores, se mide en "#mios y su sím!olo es $. %unto a laresistencia eléctrica determinan la impedancia total de un componente ocircuito, de tal orma &ue la reactancia (') es la parte imainaria de laimpedancia () y la resistencia (R) es la parte real, se*n la iualdad+

CONDENSADOR CON ENSIN A)ERNA SINUSOIDA)

Reac*ancia de -n condensador

El condensador posee, en luar de una resistencia eectia unareactancia 'c (capacitia) &ue iene dada por los cocientes resultantesdel alor e-ca de tensión / y el alor e-ca de corriente I+ Xc=U / I

De iual manera &ue lo &ue ocurre con la resistencia eectia, la unidad&ue e0presa la reactancia es el o#mio.

Como se insinuó anteriormente, un condensador 1conduce2 corrientealterna, y lo #ace de me3or manera mientras mayor sea su recuencia ymayor la capacidad del condensador menor es la amplitud, a

continuación se e0pone la órmula de la reactancia capacitia+

Xc= 1

w .C =

1

2π . f .C

4i se realia el monta3e de un diisor de tensión empleando unaresistencia R y un condensador C, el circuito presentara tam!ién uncomportamiento dependiente de la recuencia. 4i la recuencia aumenta,

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la resistencia del condensador disminuye. En consecuencia, la tensión/c() disminuye cuando la recuencia aumenta.

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(ROCEDIMIENO E2(ERIMENA)

CONDENSADOR CON ENSIN A)ERNA SINUSOIDA)Reactancia de un Condensador

A3-s*es del osciloscopio:Canal A+ 56 m7diCanal 8+ 96 7 di8ase de tiempo+ :66 us7di;odo de operación+ 07t ,AC <rier+ calan A 7 =anco ascendente 7 4I>?@E 7reBtrier 5:Arrastre el oscilorama o!tenido #acia la siuiente entana+

45-6 p-ede o$servar con relaci7n al des8ase exis*en*e en*re lacorrien*e y la *ensi7n9 expli;-e de*allada,en*e

a) >o e0iste nin*n desase!) @a corriente adelanta a la tensión en 6c) @a corriente adelanta a la tensión en :d) @a corriente siue a la tensión en 6e) @a corriente siue a la tensión en :

Aumente a#ora a recuencia del enerador de unciones a 9G# y adecueel !arrido de e0ploración y la sensi!ilidad del osciloscopio de manera&ue pueda o!tener una representación aproec#a!le de las seHales.Arrastre el oscilorama o!tenido #acia la siuiente entana.

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45-6 relaci7n p-ede reconocer en*re la 8rec-encia y el valor decres*a de la in*ensidad de corrien*e9

a) @a intensidad de corriente no depende de la recuencia

!) @a intensidad de corriente desciende si la recuencia aumentac) @a intensidad de corriente se incrementa si la recuencia aumenta

De*er,inaci7n de la capacidad ,edian*e ,edicionesde *ensi7n:ara una recuencia 1cual&uiera2, se mide la amplitud de la tensión deentrada y de la tensión en el condensador. @ueo , si se conoce e alorde la resistencia conectada a la entrada del circuito, se puede calcular elalor de la capacidad del condensador mediante+

C = 1

2 πf . R .

√(U ₀

Uc )2

−1

la capacidad del condensador tam!ién se puede determinar mediante eldesplaamiento de ases+

φ ( f )=360° . f .∆t ( nulo en rados)

φ ( f )=2π . f . ∆ t ( nulo en radianes)

Jt representa la distancia en el e3e de tiempo, entre los puntos de crucepor cero de las dos curas de tensión alterna.

C = 1

2 π . f .R .tanφ

K#allando la capacidad del condensador+φ ( f )=360° . f .∆t =360°∗13∗20∗10

−3=93.6°

C = 1

2 π . f .R .tanφ=

tan (93.6 °)2π ∗13∗100

=1.2369∗10−3

.O.INA CON ENSIN A)ERNA SINUSOIDA)

@as inductancias se coneccionan arrollando un conductor de modo &ueuna espira sia a la otra. En eneral, se cumple &ue la inductiidadaumenta cuando se aumenta el n*mero de espiras de la !o!ina.Es alido lo siuiente+

L=µ µr ₒ . n

2

l . A

LM+ permea!ilidad manética en el acío

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Lr+ permea!ilidad manética relatian+ n*mero de espirasl+ lonitud de la !onina

A+ sección transersal de la !o!ina

ara aumentar el alor de la inductancia se re&uiere aumentar lacantidad de alam!re.

En eneral se cumple la siuiente rela+

;ientras ms rande sea el alor de la inductancia de una !o!ina,mayor ser el de su resistencia ó#mica.

De*er,inaci7n De Ind-c*ancia De Una .o$ina En

Divisor De ensi7n Rl/na !o!ina es un componente &ue depende de la recuencia. 8a3o eleecto de la corriente continua, una inductancia presenta solo sucomponente de resistencia ó#mica. Cuando la recuencia aumenta, la!o!ina presenta una resistencia &ue tam!ién aumenta.@a impedancia de la inductancia se o!tiene mediante la siuienteormula+

Xl=w .L=2π . f .L

4i se aplica corriente continua al circuito, la impedancia de lainductancia es nula, de modo &ue se tendr un diisor de tensión

puramente resistio con R y Rs (componente resistia de @). sinem!aro, a medida &ue se aumenta la recuencia, la inductancia tendrcada e un alor de resistencia mayor, e consecuencia, la tensión /l()aumenta tam!ién cuando la recuencia aumenta.@a inductiidad tam!ién se puede determinar mediante eldesplaamiento de ases+@a recuencia de!e ser lo su-cientemente rande de modo &ue se puedadespreciar la componente de resistencia ó#mica.

φ ( f )=360° . f .∆t (Nnulo en rados)

φ ( f )=2π . f . ∆ t (Nnulo en radianes)

Jt representa la distancia en el e3e del tiempo, entre dos puntos decruce, de sendas curas de tensión alterna.

E2(ERIMENOEn el e0perimento siuiente de!e determinar el alor de la inductanciade un componente R@ so!re la !ase de un desase entre la tensión de la!o!ina y la tensión de alimentación.

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;onte el siuiente arrelo e0perimental+ trans-era todo el circuitorealiado para condensadores a la parte de la tar3eta &ue contiene la!o!ina y #aa los a3ustes.

A!ra el instrumento irtual enerado r de unciones a traés de la opciónde men* instrumentos O uentes de tensiónO. Encienda el instrumento.AmplitudP Q6 con 9+9 Frecuencia P 9 ;odo de operación sinusoidal (4I>E) oSer P "nA!ra el osciloscopio del men* instrumentos y realice los a3ustescorrespondientes.

• Canal A+ 57di, AC• Canal 8+ 57di, AC• <ime !ase+ 56 ms7di• <rier+ oT •

;ode+ 07t, AC

Reistre con el osciloscopio y trans-era el oscilorama a la casillaad3unta. Introduca tam!ién los a3ustes del osciloscopio en las casillaspreistas para ello.Determine el desase mediante el alor de Jt y, a partir de ello, calculeel alor de la inductancia empleando la siuiente ormula+

<P966 ms

J<PUK10

−6

P 104

φ ( f )=360° . f .∆t =360°∗8∗10

−2=28.8

L= R

2πf . tan [φ (f ) ]=

100

2π ∗104∗tan (28.8)

=3.2747

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CUESIONARIO

1% 45-6 oc-rre con la *ensi7n del condensador9

Al conectar una CA senoidal (t ) a un condensador circular unacorriente i (t ), tam!ién senoidal, &ue lo carar, oriinando en sus!ornes una caída de tensión, Bc (t ), cuyo alor a!soluto puededemostrase &ue es iual al de (t ). Al decir &ue por elcondensador circula una corriente, se de!e puntualiar &ue, enrealidad, dic#a corriente nunca atraiesa su dieléctrico. @o &uesucede es &ue el condensador se cara y descara al ritmo de larecuencia de (t ), por lo &ue la corriente circula e0ternamente

entre sus armaduras.KEsto a su e oriina &ue @a tensión del condensador disminuyecuando la intensidad aumenta.

'% 45-6 se p-ede o$servar en co,paraci7n con,edici7n con*in-a9

4e o!seró &ue en la corriente alterna (CA o AC), los electrones nose desplaan de un polo a otro, sino &ue a partir de su posición -3aen el ca!le (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentrode un mismo entorno o amplitud, a una recuencia determinada(n*mero de oscilaciones por seundo) a dierencia &ue la corrientecontinua (CC o DC) se enera a partir de un =u3o continuo deelectrones (caras neatias) siempre en el mismo sentido, el cuales desde el polo neatio de la uente al polo positio. Aldesplaarse en este sentido los electrones, los #uecos o ausenciasde electrones (caras positias) lo #acen en sentido contrario, esdecir, desde el polo positio al neatio.

@a corriente continua se caracteria por su tensión, por&ue, altener un =u3o de electrones pre-3ado pero continuo en el tiempo,proporciona un alor -3o de ésta (de sino continuo), y en lar-ca VBt (tensión tiempo) se representa como una línea recta dealor V.

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CORRIENE CONINUA

E3+ Corriente de W9

CORRIENE A)ERNA

E3+ Corriente de 5Vpp (pico a pico) de amplitud, recuencia QXY5 (oscil7se)

<% 4C7,o se crea la corrien*e al*erna9

@a corriente alterna es el tipo de corriente eléctrica &ue nosiempre =uye en la misma dirección, sino &ue alterna y =uyeprimero #acia una dirección y lueo se inierte y =uye #acia laotra. A este tipo de corriente se le llama corriente alterna o cBa.@a corriente alternada puede ser enerada por eneradores decorriente alternada &ue consisten en el principio de un campomanético -3o y !o!inas &ue concatenadas conenientemente

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cortan líneas de ueras de ese campo manético, como elmoimiento es circular, el corte de esas líneas aría en ormasenoidal, teniendo por e0presión la eneración de corriente

alternada, una componente sinusoidal.

=% 45-6 es la corrien*e ,ono8#sica y *ri8#sica9

C"RRIE><E ;">"FN4ICA+Corriente eléctrica alterna en la cual e0iste una sola tensiónaria!le, capa de ser transmitida mediante 5 conductores.Representa la orma en &ue eneralmente es distri!uida la enería

eléctrica para uso doméstico y es la corriente producida por lasmanetos. El uso de la distri!ución de la corriente monosica(eneralmente doméstico) en el &ue la electricidad Zia3aZ por unsólo conductor o ca!le #asta el punto de alimentación (enc#ue).Es de uso eneralmente doméstico por&ue esa línea o ase no daun anc#o de olta3e muy poderoso, de 5[6 \ 96, (rano en el&ue entra la espaHola de 556 .C"RRIE><E <RIFN4ICA+@a tensión trisica, es esencialmente un sistema de trestensiones alternas, acopladas, (se producen simultneamentelas [ en un enerador), y desfasadas 120º entre si (o sea un

tercio del eriodo).

Estas tensiones se transportan por un sistema de [ conductores ([ases), o de cuatro (tres ases W un neutro). or conención lasases se denominan R , 4, <, y > para el conductor neutro si e0iste.

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Sis*e,a de *res *ensiones *ri8#sicas

@as corrientes alternas trisicas son muy usadas en la industria. <iene randes enta3as rente a las corrientes continuas para eltransporte de la enería. Es mas cil elear la tensión con

transormadores para el transporte en líneas de lara distancia con-n de reducir las perdidas por eecto %oule. "tra enta3a reside enun me3or uso de la potencia en motores de alterna rente a unaalimentación monosica.

>% De*er,ine el valor de la reac*ancia capaci*ivaEc-aci7n de la reac*ancia capac*iva:

Xc= 1

w . C =

1

2π . f .C

Datos+

P 9[C =1.21369∗10−3

En la ecuación+

Xc= 1

2π .f .C =

1

2π ∗13∗1.21369∗10−3=10.08716223

?% De*er,ine el valor de la reac*ancia ind-c*iva

Xl=w .L=2π . f .L

Datos+

P 104

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@P[.5QQ 0 10−3

En la ecuación+ Xl=w .L=2π . f .L=2π ∗10

4

∗¿ [.5QQ 010

−3=205.7555

@% 45-6 -*ilidad *iene -n circ-i*o RC y R)9

Circuito RC@os circuitos RC pueden usarse para -ltrar una seHal, al !lo&uear ciertasrecuencias y de3ar pasar otras. @os -ltros RC ms comunes son el -ltropaso alto, -ltro paso !a3o, -ltro paso !anda, y el -ltro elimina !anda.

Entre las características de los circuitos RC est la propiedad de sersistemas lineales e inariantes en el tiempo] reci!en el nom!re de -ltrosde!ido a &ue son capaces de -ltrar seHales eléctricas de acuerdo a surecuencia.Este mismo circuito tiene adems una utilidad de reulación de tensión,y en tal caso se encuentran con-uraciones en paralelo de am!os, laresistencia y el condensador, o alternatiamente, como limitador desu!idas y !a3as !ruscas de tensión con una con-uración de am!oscomponentes en serie.Circuito R@Realmente los circuitos R@ no son muy utiliados por&ue es ísicamentemas sencillo ariar la capacidad de un condensador &ue la inductanciade una !o!ina, el #enrio es una unidad diícil de manipular mientras &ueel capacitor (Faradio) solo con cam!iar la distancia entre las placas ya searia su capacidad

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.I.)IO!RAFA

• #ttp+77SSS.nic#ese.com7alterBcircuito.#tml• #ttp+77SSS.eocities.Ss7pnaar57continua7conde^dc.#tml• circ-i*os5eo.-les.Sordpress.com

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