Experimento Circuitos RL

Laboratorio Nº4

Electricidad y Magnetismo

Circuitos RL

RESUMEN EJECUTIVO:

El contexto del informe, consiste en un experimento en donde se armó un circuito tipo RL con su bobina respectiva, que al tener una constante variación de su intensidad, se producen fuerzas electromotrices (Tensión inducida) debido a la oposición de la bobina, que con la presencia de los campos magnéticos almacena energía como tal. Cabe destacar que la relación descrita, se manifiesta de tal manera que así como varía la tensión, el flujo magnético presente también varía. Por lo que se habla de una serie de implicancias entre el campo magnético y el circuito RL.

OBJETIVOS:

* Representar gráficamente la ley de Ohm con corriente alterna.

* Obtener experimentalmente la inductancia de una bobina.

* Identificar características físicas de las bobinas con datos obtenidos experimentalmente.

MARCO TEÓRICO:

Para la realización de esta práctica será necesario tener un conocimiento previo de los siguientes conceptos y su relación entre ellos:

* Bobina (solenoide)

* Inductancia

* Circuito RL

* Gráfico de funciones lineales y regresión lineal.

Las siguientes preguntas deberían poder responderse con base en lo expuesto en los antecedentes:

* ¿Qué es una bobina?

* ¿En qué unidades se mide?

Una corriente I que pasa por una bobina produce un campo magnético cuya magnitud es proporcional a esta corriente. El flujo magnético a través de la bobina es, entonces, también proporcional a la corriente

(1)

La constante de proporcionalidad es llamada inductancia y se denomina por L y se mide en Henry (H). Para un solenoide es posible calcular su flujo magnético fácilmente, obteniéndose

(2)

donde n= es la densidad de vueltas (o número de vueltas por unidad de longitud). De esta manera podemos observar que la inductancia, análogamente a la capacitancia en el caso del condensador visto en la práctica anterior, sólo depende de las dimensiones físicas del solenoide.

L= (3)

donde N es el número de vueltas, A es la sección transversal y l es la longitud de la bobina. El valor de la permeabilidad en el vacío es .

Esta práctica hará uso de corriente alterna, que es aquella corriente que invierte su sentido de recorrido en forma periódica, y por ende es representada por una función periódica en el tiempo. En particular, haremos uso de una corriente sinusoidal de la forma

I(t) = Ipeak sin(2, (4)

donde f corresponde a la frecuencia de la corriente y se mide en hertz (Hz). Un circuito formado por una resistencia y una inductancia es llamado circuito RL. Si este es conectado a una batería de corriente alterna, entonces el voltaje que provee se relaciona con la intensidad de corriente por medio de una generalización de la ley de Ohm según la relación

Vpeak = Z Ipeak , (5)

donde Z corresponde a la impedancia, una generalización de la idea de resistencia eléctrica. El programa DataStudio nos provee de un voltaje peak, sin embargo, en corriente alterna tanto voltaje como la corriente son medidos en términos de su valor efectivo:

Veff = (6)

Ieff = (7)

Esto no es un problema en la práctica pues vemos que la ley de Ohm se puede escribir de la misma forma para los valores experimentales (efectivos), ya que el factor se cancela. La impedancia se puede escribir como:

(8)

donde (9) es la llamada reactancia inductiva. Notemos que la relación entre es lineal, con coeficiente de posición dado por .

MATERIALES:

* Tarjetas de prototipos:

* Resistencias:

* Bobina:

* Multímetro:

* Fuente de poder:

* Cables conectores:

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