MEDICIN EXPERIMENTAL DE VALORES

PAGE Circuitos Elctricos II Profesor: Santos Meja, .. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

MEDICIN EXPERIMENTAL DE VALORES

MEDIOS Y EFICACES

OBJETIVOS

Comprobar experimentalmente la relacin entre valor eficaz y valores pico.

Verificar las mediciones del valor medio y eficaz usando el voltmetro y con el uso del osciloscopio.

Conocer las diferencias del valor medio y eficaz en una rectificacin de media onda y de onda completa.

JUSTIFICACION

La medicin experimental de valores

medios y eficaces, es importante porque la corriente y la tensin en corriente alterna se presentan

en forma de ondas senoidales, siendo necesario conocer como se mide cada un de estas y la relacin existente entre ambas.

MARCO TEORICO

VALOR MEDIO

Se llama valor medio de una tensin (o corriente) alterna a la media aritmtica de todos los valores instantneos de tensin ( o corriente), medidos en un cierto intervalo de tiempo.

En una corriente alterna sinusoidal, el valor medio durante un perodo es nulo: en efecto, los valores positivos se compensan con los negativos.

Vm = 0

En cambio, durante medio periodo, el valor medio es:

Donde: V0 el valor mximo.

VALOR EFICAZ

Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendra una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una misma resistencia. Es decir, se conoce el valor mximo de una corriente alterna (I0).

Se aplica sta sobre una cierta resistencia y se mide la potencia producida sobre ella. A continuacin, se busca un valor de corriente continua que produzca la misma potencia sobre esa misma resistencia. A este ltimo valor, se le llama valor eficaz de la primera corriente (la alterna).

Para una seal sinusoidal, el valor eficaz de la tensin es:

y del mismo modo para la corriente la potencia eficaz resultar ser:

Es decir que es la mitad de la potencia mxima (o potencia de pico)

La tensin o la potencia eficaz, se nombran muchas veces por las letras RMS. O sea, el decir 10 VRMS 15 WRMS significarn 10 voltios eficaces 15 vatios eficaces, respectivamente.

MATERIALES

Un osciloscopio de rayos catdicos.

Un voltmetro.

Un transformador de 220/6 o 12v.

Una fuente de alimentacin en C.A.

Un generador de seales.

Un multmetro digital.

Un diodo de un amperio.

Un resistor de 1K, Watio.

ESQUEMA ELECTRICO

PROCEDIMIENTO

1.- Montar el circuito de la figura 1.

2.- Medir con el voltmetro de hierro mvil la tensin de salida del transformador (Vrms) y anotarlos en la tabla de daros 1.

3.- Calcular los valores pico y medio del secundario del transformador, obtenidos con el voltmetro y antelos en la tabla 1.

4.- Observar con un osciloscopio la forma de onda de la tensin de salida del transformador y medir la tensin pico a pico (Vpp) y determinar el valor medio y el valor eficaz anotando los valores en la tabla 1.

5.- Determinar el periodo T en segundos y la frecuencia en Herz de la onda observada en el osciloscopio.

6.- Realizar los pasos del 1 al 5, para el circuito de la figura 2.

7.- Ajustar la frecuencia de salida del generador senoidal a 60 Hz y a la mxima tensin de salida, aumentar la frecuencia del generador de acuerdo a los valores de la tabla numero 2.

8.- Medir con el voltmetro analgico, voltmetro digital y osciloscopio los valores medios y eficaces de la onda mostrada para cada valor de frecuencia y anotar sus valores en la tabla de datos numero 2.

DATOS EXPERIMENTALES

TABLA1

ONDA SINUSOIDAL

VOLTMETRO DE HIERROOSCILOSCOPIO

VrmsVpVDCVrmsVpVDCT(seg)f(Hz)

12.45.2811.81165.098.40.12

ONDA SINUSOIDAL RECTIFICADA (1/2 ONDA)

VOLTMETRO MOVILOSCILOSCOPIO

VrmsVpVDCVrmsVpVDCT(seg)f(Hz)

12.45.2411.81165.0940.25

TABLA N2

GENERADORES DE SEALESOSCILOSCOPIOVOLTMETRO ANALOGICOVOLTMETRO DIGITAL

V p-pVrmsVDCVrmsVDCVrmsVDC

ONDA SENUSOIDAL60Hz207.073.184.202.407.312.27

100 Hz207.013.184.202.407.312.27

1000Hz207.013.184.202.407.312.27

OTRA ONDA60 Hz1010

100 Hz1010

1000Hz1010

CUESTIONARIO

1.- Compare los valores eficaces obtenidos en la tabla de datos # 1 para el voltmetro y osciloscopio de las ondas observadas y explique si observa algunas diferencias.

Voltmetro ( Vrms)Osciloscopio ( Vrms)

12.411.81

12.411.81

Se observa que la medida de los valores eficaces es la misma tanto para el voltmetro como para el osciloscopio, lo que demuestra que tambin el osciloscopio es un instrumento de medicin como el voltmetro.

2.-Compare el valor eficaz, de la onda senoidal obtenida en la tabla # 2 para una frecuencia de 60 Hertz con el valor eficaz de la misma oda a 1K Hertz. Hay alguna diferencia? Explquelo?

osciloscopioVoltmetro analgicoVoltmetro digital

60 Hertz7.074.207.31

1K Hertz7.074.207.31

En el siguiente cuadro se muestra que el valor eficaz para la onda senoidal con diferentes frecuencias es misma, o sea, que para una onda cualquiera, el cambio de su frecuencia no va alterar el valor eficaz de esta. Tambin se muestra que prcticamente la medida del valor eficaz del osciloscopio con la medida del voltmetro digital es la misma, en cambio con el analgico no, debido a muchos errores que esta presenta (el margen de error es muy alto).4.- Cmo se indican los valores de tensin del transformador empleado. Eficaces o pico?

El valor que indica la tensin del transformador es valor eficaz, ya que toda medida esta dada en valores eficaces, a excepcin que se indique.

5.- Explique que entiende usted por el valor pico y por valor eficaz.

El valor pico es el mximo valor de una onda de voltaje o corriente en su recorrido

El valor eficaz se define como el valor de una corriente rigurosamente constante que al circular por una determinada resistencia hmica pura produce los mismos efectos calorficos que dicha corriente variable. El valor eficaz de una corriente sinusoidal se mide por el calor que proporciona una resistencia cuando pasa la corriente por ella, y es equivalente al mismo calor que suministrara una fuente de corriente continua sobre dicha resistencia. Al ser la intensidad de esta corriente variable una funcin continua I(t) se puede calcular su valor eficaz Ief para un intervalo de tiempo t1 t t2 mediante la aplicacin de la frmula (2) anterior:

Esta expresin es vlida para cualquier forma de onda, sea sta sinusoidal o no, siendo por tanto aplicable a seales de radiofrecuencia y de audio o video.

En el caso de una corriente alterna senoidal (como lo es, con bastante aproximacin, la de la red elctrica) con una amplitud mxima o de pico Imax, el valor eficaz Ief es:

7.- Qu producir mayor disipacin de calor sobre un mismo elemento resistivo: 110 V de C.C. o 110 V (eficaz) de C.A.?

La disipacin de calor de ambos voltajes ser igual ya que le valor de una corriente alterna es el valor que tenia una corriente continua que produjera la misma potencia de dicha corriente alterna al aplicarla sobre una misma resistencia

8.- Que valores de tensin pico (senoidal) se necesita para que una bombilla produzca tanta luz, como si estuviera conectado a una fuente de 24 V de C.C?

Halando el valor de la tensin pico:

9.- Explicar que mide el osciloscopio y cual es su principio de funcionamiento.

El osciloscopio mide:

Medida de tensiones

Medida de corrientes

Medida de frecuencia

Medida de tiemposPrincipio de funcionamiento

Atenuador de entrada vertical

Amplificador de vertical

Etapa de deflexin vertical

Amplificador de la muestra de disparo (trigger)

Selector del modo de disparo (interior o exterior)

Amplificador del impulso de disparo

10.- Por qu los voltmetros nos entregan valores eficaces?

Por que miden el valor de pico a pico, y suponiendo que se trata de una seal sinusoidal perfecta, calculan el valor eficaz por medio de la siguiente frmula:

CONCLUSIONES

Una de las conclusiones se da en la tabla 2, en donde se comprueba usando el osciloscopio, que una variacin en la frecuencia de una onda, no altera su valor pico a pico, como tampoco su valor medio y eficaz.

Se comprueba tambin al comparar los resultados de las mediciones del valor medio y eficaz entre el osciloscopio y del multmetro son iguales, debido a que con el osciloscopio no solo nos muestra la grafica sino que con este tambin se puede hallar los valores mencionados.BIBLIOGRAFIA

http://www.monografias.com

http://www.ifent.org/ http://www.electronica2000.net http://www.fi.uba.ar

http://www.dicom.unican.es

http://es.wikipedia.org/wiki/Valor_eficaz"

http://www.elrincondelvago.com EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED Equation.3

EMBED PBrush

EMBED PBrush

Onda Senoidal

Onda Senoidal Rectificada (1/2 onda)

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