INTRODUCCION

En esta práctica mostraremos el comportamiento de los elementos básicos en serie CA

Objetivo

Comprobar de manera práctica y analítica el comportamiento de los elementos básicos en corriente alterna.

Equipo

Transformador 127v-12v a 1 Ampere Protoboard Osciloscopio Multímetro

Material

2 Resistencias de 100Ω cerámicas a 100 Watts 2 Capacitores de 2200µf 10m de Alambre Magneto 1 Perro

MARCO TEORICO

1.-El análisis de circuitos de corriente alterna permite el análisis del

funcionamiento de los circuitos compuestos

de resistores, condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. En

cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido

para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos

con ecuaciones diferenciales. En estos circuitos, las ondas electrómagnéticas

suelen aparecer caracterizadas como fasores según su módulo y fase,

permitiendo un análisis más sencillo. Además se deberán tener en cuenta las

siguientes condiciones:

todas las fuentes deben ser sinusoidales;

debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos

transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado

completamente;

todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen

tal que puedan considerarse como lineales.

En la figura 1.1 se muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que

la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en

que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.

El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula:V = Vp x Seno (Θ), donde- Vp = V pico es el valor máximo que obtiene la onda y- Θ es una distancia angular y se mide en grados.

Analizando el gráfico, se ve que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente). Si se toma un período de ésta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 grados.

Frecuencia:(f)Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta señal de voltaje suceden en un segundo tendríamos: la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios.Periodo:(T)El tiempo necesario para que un ciclo de la señal anterior se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / f, o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia. (f)Voltaje Pico-Pico:(Vpp)

Analizando el gráfico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp).

Voltaje RMS: Todas las formulas y ecuaciones estaran en funcion del voltaje pico de la onda seno :(1.4142 es la raiz cuadrada de 2 )

VRMS=Vpico/(1.4142) Vpico= VRMSx(1.4142)

2.-DESFASAJE DE LA CORRIENTE ALTERNA

Intensidad de la corriente en fase con el voltaje

La corriente ( I ) que fluye por un circuito eléctrico de corriente alterna, así como la tensión o voltaje (V) aplicado al mismo, se puede representar gráficamente por medio de dos sinusoides, que sirven para mostrar cada una de las magnitudes. Para un circuito cerrado con una carga resistiva conectada al mismo, tanto la sinusoide de la corriente como la del voltaje aplicado al circuito, coincidirán tanto en fase como en frecuencia. véase en la figura 2.1

Intensidad de la corriente atrasada con relación al voltaje

Cuando la carga conectada en el circuito de corriente alterna es inductiva, como la de los motores y transformadores, por ejemplo, la sinusoide de la corriente ( I ) se atrasa o desfasa en relación con la tensión o voltaje (V). Es decir, cuando el voltaje ya ha alcanzado un cierto valor en la sinusoide, superior a “0” volt, en ese preciso instante y con cierto retraso la intensidad de la corriente comienza a incrementar su valor, a partir de “0” ampere. véase en la figura 2.2

Intensidad de la corriente adelantada con relación al voltaje

Si lo que se conecta al circuito de corriente alterna es una carga capacitiva, como un capacitor o condensador, por ejemplo, entonces ocurrirá todo lo contrario al caso anterior, es decir, la sinusoide que representa la intensidad "I" de la corriente se desfasará ahora también, pero en esta ocasión en sentido contrario, es decir, adelantándose a la tensión o voltaje. Por tanto, en este caso cuando la corriente alcanza un cierto valor en la sinusoide, superior a “0” ampere, entonces en ese momento el voltaje comienza a aumentar su valor partiendo de “0” volt. véase en la figura 2.3

DIFERENTES TIPOS DE RESISTENCIAS

De acuerdo con la Ley de Ohm, para que exista un circuito eléctrico cerrado tiene que existir: 1.- una fuente de fuerza electromotriz (FEM) o diferencia de potencial, es decir, una tensión o voltaje (V) aplicado al circuito; 2.- el flujo de una intensidad de corriente ( I ) fluyendo por dicho circuito; 3.- una carga, consumidor o resistencia conectada al mismo.Sin embargo, un circuito eléctrico puede contener uno o varios tipos diferentes de resistencias conectadas, entre las que se encuentran:

Resistencia activa (R) Reactancia inductiva o inductancia (XL) Reactancia capacitiva o capacitancia (XC)

Resistencia activa (R)

Es la oposición que ofrecen las bombillas incandescentes y halógenas, los calentadores eléctricos con resistencia de alambre nicromo, las resistencias de carbón de los circuitos electrónicos, etc, al flujo de la corriente eléctrica por un circuito cerrado cualquiera. La resistencia activa representa lo que se denomina una “carga resistiva”.

Reactancia inductiva (XL)

La reactancia inductiva es la oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente por un circuito eléctrico cerrado las bobinas o enrollados hechos con

alambre de cobre, ampliamente utilizados en motores eléctricos, transformadores de tensión o voltaje y otros dispositivos. Esta reactancia representa una “carga inductiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada.

XL = Reactancia inductiva en ohmios( ).f = Frecuencia en hertcios (Hz).

L = Coeficiente de autoinducción en henrios (H).Reactancia capacitiva (XC)La reactancia capacitiva es la oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente eléctrica los capacitores o condensadores. Esta reactancia representa una “carga capacitiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada. En la foto de la derecha podemos ver varios capacitores (o condensadores) y filtros conectados en la placa de un circuito electrónico en función de cargas capacitivas

XC = Reactancia capacitiva en ohmios ( ).f = Frecuencia en hertcios (Hz).C = Capacidad en faradios (F).

CIRCUITO 1.- RESISTENCIAS

En este circuito utilizamos 2 resistencias de 100Ω a 100 watts y una fuente de 12V CA(transformador) realizando un circuito en serie para ver qué tipo señal genera con el osciloscopio y así poder ver si nuestros cálculos coinciden con la señal.

En este caso esperamos ver nuestra grafica en fase.

Procedimiento:

Conectamos en el protoboboard las 2 resistencias en serie al igual que nuestra fuente después nos dedicamos a conectar el osciloscopio a nuestro circuito, el primer canal se conectó antes de nuestra resistencia para ver la amplitud que genera la fuente y en el segundo canal se conectó después de la primera resistencia para asi ver si nuestra onda generada se encuentra en fase.

CALCULOS:

Formulas:

Zt=Z1+Z2 E=I*R I=V/R R=V/R

E=VmSenwt+θ VRMS=12V Vp=12

0.707=16.9V

E=17 Sen377 t+θ 12<0 °

Z1x=100∗cos0=100 Z1y=100∗sen 0=0

Z2x=100∗cos0=100 Z2y=100∗sen 0=0

Z1=100<0 °=(100 x+0 jy )Z2=100<0 °=(100 x+0 jy )ZT=(100+0 j )+(100+0 j )=200+0 j=200<0°

I=12<0 °

200=0.06 A<0° I=0.06ª<0° VZ1=0.06*100=6V

V=12<0° VZ2=0.06*100=6v R=200<0°

CIRCUITO 2.- CAPACITOR

En este circuito utilizamos un capacitor de 2200µf y una resistencia de 100Ω a 100 watts y una fuente de 12V CA(transformador) realizando un circuito en serie para ver qué tipo señal genera con el osciloscopio y así poder ver si nuestros cálculos coinciden con la señal.

En este caso esperamos ver que el voltaje este adelantado a la intensidad de corriente.

Procedimiento:

Conectamos en el protoboboard el capacitor y la resistencia que en este caso será nuestra resistencia de carga en serie al igual que nuestra fuente después nos dedicamos a conectar el osciloscopio a nuestro circuito, el primer canal se conectó antes del capacitor para ver la amplitud que genera la fuente y el segundo canal se conectó después de nuestra resistencia de carga para así ver si nuestra onda generada del voltaje se encuentra adelantada respecto a la intensidad de corriente.

CALCULOS:

Formulas:

Zt=Z1+Z2 E=I*R I=V/R R=V/R

E=VmSenwt+θ VRMS=12V Vp=12

0.707=16.9V

E=17 Sen377 t+θ 12<0 °

Z1x=100∗cos0=100 Z1y=100∗sen 0=0

Z2x=100∗cos0=100 Z2y=100∗sen 0=0

Z1=100<0 °=(100 x+0 jy )Z2=100<0 °=(100 x+0 jy )ZT=(100+0 j )+(100+0 j )=200+0 j=200<0°

I=12<0 °

200=0.06 A<0° I=0.06ª<0°

V=12<0° R=200<0°

CIRCUITO 3.- CAPACITORES EN PARALELO

En este circuito utilizamos 2 capacitores de 2200µf y una resistencia de 100Ω a 100 watts y una fuente de 12V CA(transformador) realizando un circuito en serie para ver qué tipo señal genera con el osciloscopio y así poder ver si nuestros cálculos coinciden con la señal.

En este caso esperamos ver que el voltaje este adelantado a la intensidad de corriente como en el caso anterior.

Procedimiento:

Conectamos en el protoboboard los capacitores en paralelo para que se sumen los 2 valores de los capacitores y a si tener una capacitancia mas alta y la resistencia que en este caso será nuestra resistencia de carga en serie al igual que nuestra fuente después nos dedicamos a conectar el osciloscopio a nuestro circuito, el primer canal se conectó antes de los capacitores para ver la amplitud que genera la fuente y el segundo canal se conectó después de nuestra resistencia de carga para así ver si nuestra onda generada del voltaje se encuentra adelantada respecto a la intensidad de corriente.

CALCULOS:

Formulas:

Zt=Z1+Z2 E=I*R I=V/R R=V/R

E=VmSenwt+θ VRMS=12V Vp=12

0.707=16.9V

E=17 Sen377 t+θ 12<0 °

Z1x=100∗cos0=100 Z1y=100∗sen 0=0

Z2x=100∗cos0=100 Z2y=100∗sen 0=0

Z1=100<0 °=(100 x+0 jy )Z2=100<0 °=(100 x+0 jy )ZT=(100+0 j )+(100+0 j )=200+0 j=200<0°

I=12<0 °

200=0.06 A<0° I=0.06ª<0°

V=12<0° R=200<0°

CIRCUITO 4.-INDUCTOR TOTAL

En este circuito utilizamos 1 inductor o bobina y una resistencia de 100Ω a 100 watts y una fuente de 12V CA(transformador) realizando un circuito en serie para ver qué tipo señal genera con el osciloscopio y así poder ver si nuestros cálculos coinciden con la señal.

En este caso esperamos ver que la intensidad este adelantada al voltaje.

Procedimiento:

Con el perro y el alambre magneto hacemos un embobinado en cada pata del perro, dejar unas puntas de aproximadamente 10cm y hacer que las patas del perro creen un circuito para hacer nuestro propio inductor.

Conectamos en el protoboboard el inductor que hicimos con el perro juntando las pontas de los extremos para hacer un solo inductor total y la resistencia que en este caso será nuestra resistencia de carga en serie al igual que nuestra fuente después nos dedicamos a conectar el osciloscopio a nuestro circuito, el primer canal se conectó antes de el inductor para ver la amplitud que genera la fuente y el segundo canal se conectó después de la resistencia de carga para así ver si nuestra onda generada de intensidad de corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje.

CALCULOS:

Formulas:

Zt=Z1+Z2 E=I*R I=V/R R=V/R

E=VmSenwt+θ VRMS=12V Vp=12

0.707=16.9V

E=17 Sen377 t+θ 12<0 °

Z1x=100∗cos0=100 Z1y=100∗sen 0=0

Z2x=100∗cos0=100 Z2y=100∗sen 0=0

Z1=100<0 °=(100 x+0 jy )Z2=100<0 °=(100 x+0 jy )ZT=(100+0 j )+(100+0 j )=200+0 j=200<0°

I=12<0 °

200=0.06 A<0° I=0.06ª<0°

V=12<0°

CIRCUITO 5.-INDUCTORES

En este circuito utilizamos 1 inductor o bobina y una resistencia de 100Ω a 100 watts y una fuente de 12V CA(transformador) realizando un circuito en serie para ver qué tipo señal genera con el osciloscopio y así poder ver si nuestros cálculos coinciden con la señal.

En este caso tendremos 2 circuitos uno que contiene una resistencia de carga y el otro un capacitor esperamos ver qué sucede en el segundo circuito.

Procedimiento:

Conectamos en el protoboboard el inductor que hicimos con el perro conectando las puntas de cada pata para que asi tengamos 2 inductores,el primer inductor ira conectada con una resisitencia de carga y el segundo inductor ira conectado con un capacitor al igual que nuestra fuente después nos dedicamos a conectar el osciloscopio a nuestro circuito, el primer canal se conectó antes de el primer inductor para ver la amplitud que genera la fuente y el segundo canal se conectó después de la resistencia de carga para así ver si nuestra onda generada de intensidad de corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje y en este caso se conectara un tercer canal para ver como funciona el segundo inductor con el capacitor.

CALCULOS:

Formulas:

Zt=Z1+Z2 E=I*R I=V/R R=V/R

E=VmSenwt+θ VRMS=12V Vp=12

0.707=16.9V

E=17 Sen377 t+θ 12<0 °

Z1x=100∗cos0=100 Z1y=100∗sen 0=0

Z2x=100∗cos0=100 Z2y=100∗sen 0=0

Z1=100<0 °=(100 x+0 jy )Z2=100<0 °=(100 x+0 jy )ZT=(100+0 j )+(100+0 j )=200+0 j=200<0°

I=12<0 °

200=0.06 A<0° I=0.06ª<0°

V=12<0°

CIRCUITO 6.-RLC

En este circuito utilizamos 1 inductor o bobina, 1capacitor de 2200µf y una resistencia de 100Ω a 100 watts y una fuente de 12V CA(transformador) realizando un circuito en serie para ver qué tipo señal genera con el osciloscopio y así poder ver si nuestros cálculos coinciden con la señal.

En este caso esperamos ver el desfasamiento de todos estos componentes..

Procedimiento:

Conectamos en el protoboboard el inductor, el capacitor y la resistencia de carga en serie al igual que nuestra fuente después nos dedicamos a conectar el osciloscopio a nuestro circuito, el primer canal se conectó antes de el inductor para ver la amplitud que genera la fuente y el segundo canal se conectó después del capacitor y otro canal a la resistencia para ver como funciona nuestro circuito.

CALCULOS:

Formulas:

Zt=Z1+Z2 E=I*R I=V/R R=V/R

E=VmSenwt+θ VRMS=12V Vp=12

0.707=16.9V

E=17 Sen377 t+θ 12<0 °

Z1x=100∗cos0=100 Z1y=100∗sen 0=0

Z2x=100∗cos0=100 Z2y=100∗sen 0=0

Z1=100<0 °=(100 x+0 jy )Z2=100<0 °=(100 x+0 jy )

ZT=(100+0 j )+(100+0 j )=200+0 j=200<0°

I=12<0 °

200=0.06 A<0° I=0.06ª<0°

V=12<0°

http://www.unicrom.com/Tut_propiedades_corriente_alterna.asp

http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_circuitos_de_corriente_alterna