Fisica 2 Laboratorio

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Y SISTEMAS

Curso: Física II

(CB_312V)

Tema: Corriente Alterna

Profesor: Salcedo Torres Joaquín

Integrantes:

Carhuas Ñañez Milton C.

Ita Silva Armando R.

Zamora Villaorduña Johnny J.

2005 II

Prologo

El presente trabajo esta orientado a cultivar el desarrollo de las ciencias en los estudiantes, interrelacionando la vida real con la experiencia en el sobre corriente alterna estudiando el comportamiento de un fluorescente.

Una breve teoría para entender mejor el desarrollo del mismo concepto de corriente alterna, funciones periódicas, partes de una onda senoidal, valor medio y eficaz de la corriente, representaciones vectoriales, diagramas de potencias, diagramas de tensiones, conclusiones y cálculos desarrollados en el presente laboratorio y las diversas interrogantes que se puedan plantear están desarrolladas en le presente documento.

1. Objetivos:

 Familiarizarse con los conceptos de corriente alterna.

 Hallar la inductancia y resistencia del reactor.

 Hallar la potencia disipada.

 Comprender el funcionamiento de la lámpara fluorescente.

2. Fundamento teórico:

CORRIENTE ALTERNA

Hasta ahora se ha considerado que la corriente eléctrica se desplaza desde el polo positivo del generador al negativo (la corriente electrónica o real lo hace al revés: los electrones se ven repelidos por el negativo y atraídos por el positivo).

En una gráfica en la que en el eje horizontal se expresa el tiempo y en el vertical la tensión en cada instante, la representación de este tipo de corriente, que llamaremos CORRIENTE CONTINUA, es el de la figura 1, si el valor de la tensión es constante durante todo el tiempo y…

Fig.1: Corriente continua

La de la figura 2 si dicho valor varía a lo largo del tiempo (pero nunca se hace negativa)

Fig.2: Corriente continua variable

Ahora bien, existen generadores en los que la polaridad está constantemente cambiando de signo, por lo que el sentido de la corriente es uno durante un intervalo de tiempo, y de sentido contrario en el intervalo siguiente.

Obsérvese que siempre existe paso de corriente; lo que varia constantemente es el signo (el sentido) de ésta.

Fig.3: Corriente alterna

Naturalmente, para cambiar de un sentido a otro, es preciso que pase por cero, por lo que el valor de la tensión no será el mismo en todos los instantes. A este tipo de corriente se le llama CORRIENTE ALTERNA, y, por el mismo motivo, se habla de TENSION ALTERNA. La figura 3 muestra un ejemplo de corriente alterna.

La corriente contínua se abrevia con las letras C.C.(Corriente Continua) o D.C. (Direct Current), y la alterna, por C.A. (Corriente Alterna) o A.C.(Alternated Current)

FUNCIONES PERIÓDICAS

El caso más importante de corrientes alternas son las llamadas corrientes alternas periódicas: son aquellas en las que los valores se repiten cada cierto tiempo. El tiempo que tarda en repetirse un valor se llama PERIODO de la corriente, se expresa en unidades de tiempo y se representa por la letra T

En las figuras se muestran varios tipos de corrientes alternas periódicas. Si en el eje horizontal se ha representado el tiempo, el periodo es el intervalo que hay entre dos puntos consecutivos del mismo valor

Al máximo valor, se le llama precisamente, VALOR MAXIMO, o VALOR DE PICO o VALOR DE CRESTA, o AMPLITUD.

Fig.1: Corriente rectangular

<-periodo->

El punto en que toma el valor máximo se llama CRESTA o PICO. El punto en que toma el valor mínimo es el VIENTRE o VALLE,

Fig.2: Corriente triangular

Los puntos en los que toma el valor cero se les llaman NODOS o CEROS. La forma más cómoda de medir el periodo es entre picos, o valles, o nodos consecutivos.

Fig.3: Corriente en diente de sierra

La diferencia entre un pico y un valle da el VALOR DE PICO A PICO que, naturalmente, será el doble del valor de pico.

Fig.4: Corriente sinusoidal

El valor de la corriente en cada instante es el VALOR INSTANTANEO. el número de alternancias o ciclos que describe la corriente en un segundo se le llama FRECUENCIA y se expresa en c/s (ciclos por segundo) o HERTZIOS (Hz). Los múltiplos más usuales del hertzio son:

KILOHERTZIO (KHz.) = 103 Hz. (1.000 Hz)

MEGAHERTZIO (KHz.) = 106 Hz. (1.000.000 Hz)

GIGAHERTZIO (KHz.) = 109 Hz. (1.000.000.000 Hz)

Partes de una onda senoidal

De todas estas formas, la onda más común es la sinusoidal o senoidal.

Cualquier corriente alterna puede fluir a través de diferentes dispositivos eléctricos, como pueden ser resistencias, bobinas, condensadores, etc, sin sufrir deformación. La onda con la que se representa gráficamente la corriente sinusoidal recibe ese nombre porque su forma se obtiene a partir de la función matemática de seno.

En la siguiente figura se puede ver la representación gráfica de una onda sinusoidal y las diferentes partes que la componen:

De donde:

A = Amplitud de onda

P = Pico o cresta

N = Nodo o valor cero

V = Valle o vientre

T = Período

Amplitud de onda: máximo valor que toma una corriente eléctrica. Se llama también valor de pico o valor de cresta.

Pico o cresta: punto donde la sinusoide alcanza su máximo valor.

Nodo o cero: punto donde la sinusoide toma valor “0”.

Valle o vientre: punto donde la sinusoide alcanza su mínimo valor.

Período: tiempo en segundos durante el cual se repite el valor de la corriente. Es el intervalo que separa dos puntos sucesivos de un mismo valor en la sinusoide. El período es lo inverso de la frecuencia y, matemáticamente, se representa por medio de la siguiente fórmula:

T = 1 / F

Como ya se vio anteriormente, la frecuencia no es más que la cantidad de ciclos por segundo o hertz (Hz), que alcanza la corriente alterna. Es el inverso del período y, matemáticamente, se representa de la manera siguiente:

F = 1 / T

Valor Medio Y Valor Eficaz

Valor Medio

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

En una corriente alterna sinusoidal, el valor medio durante un período es nulo: en efecto, los valores positivos se compensan con los negativos. Vm= 0

En cambio, durante medio periodo, el valor medio es siendo V0 el valor

máximo.

Valor Eficaz

Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendría una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una misma resistencia.

Es decir, se conoce el valor máximo de una corriente alterna (I0).

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

Para una señal sinusoidal, el valor eficaz de la tensión es: y del mismo modo para la corriente la potencia eficaz resultará ser: Es decir que es la mitad de la potencia máxima (o potencia de pico)

La tensión o la potencia eficaz, se nombran muchas veces por las letras RMS.

O sea, el decir 10 VRMS ó 15 WRMS significarán 10 voltios eficaces ó 15 watios eficaces, respectivamente.

Representación Vectorial

DIAGRAMAS DE POTENCIAS

En un circuito en el que haya los tres tipos de elementos pasivos, RLC, se puede establecer un diagrama vectorial, en el que se representen las resistencias e impedancias que componen el mismo, y que dan como resultante un vector que denominamos impedancia Z.

DIAGRAMA DE TENSIONES

El diagrama de la izquierda representa el conjunto de vectores de resistencias y reactancias, que resultan en Z.

Si cada uno de estos vectores lo multiplicamos

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