Circuitos Ac

UNIDAD 2 2012

PROCEDIMIENTO 1

Objetivos

1. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia

en un circuito RL serie.

2. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia en un circuito RC serie.

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

 MMD

 Generador de funciones

 Osciloscopio

Resistores (½ W, 5%)

 1 de 3.3 kΩ

Capacitor

 1 de 0.01 µF

Inductor

 Inductor de 100 mH

1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL

1.1 Con el MMD mida la resistencia del resistor de 3.3 kΩ y anote su valor en la tabla 1.

1.2 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 1. Ajuste el generador de señales a su voltaje de salida y frecuencia más bajo.

1.3 Encienda el generador de funciones y ajuste la frecuencia de salida en 1 kHz. Midiendo con el canal 1 del osciloscopio incremente el voltaje de salida hasta que en el circuito RL en serie V = 10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento. Con el canal 2 del osciloscopio mida el voltaje en el resistor, VR, y anote el valor en el renglón de

1 kHz de la tabla 1.

1.4 Aumente la frecuencia a 2 kHz. Compruebe si V = 10 Vpp; si es necesario, ajuste el voltaje de salida. Mida VR y registre el valor en la tabla 1, renglón de 2 kHz.

1.5 repita el paso 1.4 incrementando la frecuencia sucesivamente en 1 kHz a 3k, 4k, 5k,

6k, 7k, 8k, 9k y 10 kHz. En cada frecuencia mida VR y registre su valor en la tabla 1. En cada frecuencia compruebe que V = 10 Vpp; ajuste el voltaje si hace falta. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador de funciones.

1.6 A partir de los valores medidos de VR y R calcule la corriente del circuito para cada frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 1.

1.7 Con el valor calculado de la corriente, I, y el voltaje, V, calcule la impedancia, Z, del circuito para cada frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 1.

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L1

100mH

CH 1

10V p  p 1  10KHz

R1

3.3k

CH 2 (disparo)

Figura 1.

2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC

Tierra del osciloscopio

2.1 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 2. Ajuste el

generador de funciones a su voltaje de salida y frecuencia más bajo.

2.2 Encienda el generador de funciones y ajuste la frecuencia de salida en 1 kHz. Aumente el voltaje de salida del generador hasta que el circuito RC en serie V = 10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento, revíselo y ajústelo en forma periódica si es necesario.

2.3 Mida el voltaje en el resistor, VR, y anote su valor en la tabla 2, renglón de 1 kHz.

2.4 Aumente la frecuencia a 2 kHz. Compruebe si V = 10 Vpp; ajústelo si es necesario.

Mida VR y anote el valor en el renglón de 2 kHz de la tabla 2.

2.5 Repita el paso 2.4 incrementando sucesivamente 1 kHz a 3k, 4k, 5k, 6k, 7k, 8k, 9k y

10kHz. Mida VR para cada frecuencia y compruebe que V = 10 Vpp. Registre los valores

de cada frecuencia en la tabla 2. Después de realizar todas las mediciones, apague el

generador de señales.

2.6 Con los valores medidos de VR (de la tabla 2) y R (de la tabla 1) calcule la corriente

en el circuito para cada frecuencia. Escriba sus respuestas en la tabla 2.

2.7 Con los valores calculados de la corriente, I, y el voltaje, V, calcule la impedancia del circuito para cada valor de la frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 2.

UNIDAD 2 2012

10V p  p 1  10KHz

C1

0.01F

R1

3.3k

CH 1

CH 2

Figura 2.

Tierra del osciloscopio

Tabla 1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL en serie

Frecuencia

f, Hz Voltaje aplicado

V, Vpp Voltaje en R

VR, Vpp Corriente del circuito

(calculada) I, mA Impedancia del

circuito (calculada) Z, Ω

1 k 10

2 k 10

3 k 10

4 k 10

5 k 10

6 k 10

7 k 10

8 k 10

9 k 10

10 k 10

R (nominal) 3.3 kΩ: R(medida)

Tabla 2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC en serie

Frecuencia

f, Hz Voltaje aplicado

V, Vpp Voltaje en R

VR, Vpp Corriente del circuito

(calculada)

I, mA Impedancia del

circuito

(calculada)

Z, Ω

1 k 10

2 k 10

3 k 10

4 k 10

5 k 10

6 k 10

7 k 10

8 k 10

9 k 10

10 k 10

UNIDAD 2 2012

PROCEDIMIENTO 2

1. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia en un circuito RLC serie.

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

 Generador de funciones

 Osciloscopio

Resistor

 1 de 1 kΩ, ½ W, 5%

Capacitor

 1 de 0.01 µF

Inductor

 Inductor de 100 mH

1. Con el generador de funciones apagado y puesto en su menor voltaje de salida, arme el circuito de la figura 4. El osciloscopio de doble traza se dispara en el canal 1.

2. Encienda el generador de funciones. Ajuste la frecuencia del generador en 4 kHz.

Incremente el voltaje de salida del generador hasta 10 Vpp. Ajuste el osciloscopio para desplegar dos ciclos de una onda senoidal con una amplitud aproximada de 4

unidades pico a pico.

3. Aumente con lentitud la frecuencia de salida del generador mientras observa las formas de onda en el osciloscopio. Si la amplitud de la onda, VR, aumenta, siga incrementando la frecuencia hasta que la amplitud empiece a decrecer. Determine la frecuencia a la cual la amplitud es máxima. Ésta es fR. También observe que en el fR , el desfase es de 0° en fR . Si la amplitud decrece con un aumento en la frecuencia, reduzca la frecuencia observando la amplitud de la onda senoidal en el osciloscopio. Continúe reduciendo la frecuencia hasta que pueda determinar la frecuencia, fR, en la cual la amplitud de la onda, VR, alcanza su máximo.

Mida el voltaje de salida, V, del generador en la frecuencia, fR. Ajuste y mantenga este

voltaje en 10 Vpp en todo el experimento. Compruebe el voltaje de vez en cuando y ajústelo si es necesario.

4. Con la frecuencia de salida del generador puesta en fR mida el voltaje en el resistor,

VR, en el capacitor, VC, en el inductor, VL, y en la combinación capacitor –inductor,

UNIDAD 2 2012

VCL. Todas las mediciones deben hacerse cambiando, según sea necesario, las conexiones del canal 1 y el canal 2. Registre los valores en la tabla 4, renglón “fR “.

5. Incremente en 500 Hz el valor de fR y ajuste el generador de funciones a esta frecuencia. Anote el valor en la tabla 4. Compruebe V (debe ser el mismo que en el paso 3, ajústelo si es necesario). Mida VR, VC, VL y VLC. Registre los valores en la tabla

4, renglón “fR + 500”.

6. Siga aumentando la frecuencia en 500 Hz mientras mide y registre VR, VC, VL y VLC

hasta que la frecuencia sea fR + 2.5 kHz. Asegúrese de mantener constante la

amplitud del voltaje de entrada.

7. Reduzca la frecuencia del generador hasta fR – 500 Hz. Escriba este valor en la tabla

4. Verifique V otra vez y después mida VR, VC, VL y VLC. Registre los valores en la tabla

4.

8. Continúe reduciendo la frecuencia en 500 Hz hasta que el valor final sea fR – 2.5 kHz.

En cada paso verifique y anote V (si es necesario ajústelo para mantener constante el

voltaje del experimento); también mida VR, VC, VL y VLC . Anote todos los valores en la tabla 4. Después de hacer todas las mediciones apague el generador de funciones.

9. Para cada frecuencia de la tabla 4 calcule la diferencia entre las mediciones de VL y

VC. Registre su respuesta como número positivo en la tabla 4 .

10. Para cada frecuencia de la tabla 4 calcule la corriente en el circuito con el valor

medido de VR y el valor nominal de R. Con el valor calculado de I , encuentre la impedancia, Z , en cada frecuencia mediante la ley de Ohm, Z= V/I.

11. Traslade los pasos de frecuencia de la tabla 4 a la tabla 5. Calcule XC y XL para cada

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