Laboratorio Fisicatres

Corriente alterna

Alternat Current

1Universidad de la salle, Ingeniería Ambiental.

2 Universidad de la salle, Ingeniería Industrial

3 Universidad de la salle, Ingeniería.Civil

Fecha de práctica: 5 de marzo del 2015. Fecha de entrega: 12 de marzo del 2015.

Resumen

En la práctica de laboratorio de corriente alterna encontramos un circuito R-L el cual consistía en una resistencia y un circuito al cual estaban conectados varios multímetros los cuales van a verificar intensidad, inductancia, tensión a diferentes alturas de un entrehierro todo para acercarnos a hecho de que las oscilaciones no son solo mecánicas, estas diferentes oscilaciones.

Palabras clave: corriente, electricidad, oscilaciones eléctricas, circuito.

In the lab AC found a RL circuit which consisted of a resistor and a circuit to which were attached several millimeters which will verify current, inductance, voltage at different heights of an air gap all to approach that oscillations are not only mechanical, these different oscillations

Keywords: power, electricity, electrical oscillations circuit.

1. Introducción

El siguiente trabajo tiene como objetivo comprender la importancia y el comportamiento de un circuito RL, para esto fue necesario realizar un repaso por varios conceptos de la física eléctrica y análisis de circuitos que nos ayuden a entender este tema, con el fin de acercarnos un poco o totalmente a su naturaleza. Posteriormente en la práctica de laboratorio, analizaremos la variación del voltaje, corriente y potencia cuando se incrementa la distancia de un entrehierro.

Dado que esta práctica no se ha realizado durante gran tiempo se volvió a realizar para poder entender el comportamiento de este tipo de circuitos por eso se pretende sacar resultados concretos que muestren como varían los voltajes, la corriente y potencia con corriente alterna a lo largo de la práctica y obtener conclusiones que demuestren lo que se trabajó. A continuación, realizaremos la práctica viendo cada valor medido para poder ver realizar los objetivos planteados.

Finalmente los datos obtenidos los anotaremos en tablas y graficaremos (diagramas).

2. Marco teorico

Un circuito RL es un circuito eléctrico que contiene una resistencia y una bobina en serie. Se dice que la bobina se opone transitoriamente al establecimiento de una corriente en el circuito. Para un tiempo igual a cero, la corriente comenzará a crecer y el inductor producirá igualmente una fuerza electromotriz en sentido contrario, lo cual hará que la corriente no aumente. A esto se le conoce como fuerza contra electromotriz.

Esta (fem) está dada por:

V= -L dl/dt

L= Inductancia

Debido a que la corriente aumentará con el tiempo, el cambio será positivo (dI/dt) y la tensión será negativa al haber una caída de la misma en el inductor.

La corriente alterna oscila con respecto al tiempo y su onda puede ser de diferentes formas. Un oscilador de onda puede ser de forma cuadrada, triangular, etc., y suele denominarse multivibrador y por lo tanto, se les llama osciladores que funcionan en base al principio de oscilación natural que constituyen una bobina (inductor) L (inductancia) y un condensador C (Capacitancia), y para un circuito que cumple esas características se tienen en cuenta las siguientes ecuaciones.

(d^2 i)/dt+1/LC i=0

(d^2 i)/dt+W.*X=0

Despejando W. obtenemos

w^2=1/LC

Y quitando el exponente 2 obtenemos

W=√(1/LC)

Para el circuito de la siguiente figura:

Ri+Ldi/dt+1/C q=V.*sin⁡Wt

Rdi/dt+(Ld^2 i)/〖dt〗^2 +1/C=V.*sin⁡Wt

(Ld^2 i)/〖dt〗^2 +Rdi/dt+1/C i=V.*sin⁡Wt

I=I.*〖Sin(〗⁡〖Wt-α)〗

Algunos conceptos:

Auto inductancia: Capacidad que tiene un circuito para oponerse a los cambios de corriente creando una f.e.m que contra resta esos cambios.

Vatímetro: Aparato que mide la potencia en un circuito o algún componente de un circuito

Multímetro: Aparato que sirve para medir voltaje, corriente, ohm entre otros.

3. Metodologia

Instalar el circuito R-L en serie, en corto circuito.

Ubicar el entrehierro en la posición 0,0 cm.

Medir la corriente del circuito, el voltaje de la inductancia, el voltaje de la resistencia y la potencia del circuito.

Repetir el procedimiento descrito en 3 variando el entrehierro de 0,5 en 0,5 cm.

Instalar el circuito R-C en serie.

Repetir pasó 3.

Instalar el circuito R-L-C en serie.

Ubicar el entrehierro en la posición 0,0 cm.

Medir la corriente del circuito, el voltaje del condensador, el voltaje de la resistencia, el voltaje de la inductancia y la potencia del circuito.

Calcular la resistencia y temperatura final para cada circuito.

Con los datos obtenidos graficar los diagramas de rotor y hallar el ángulo de desfase.

4. Resultados

Tabla 1 (CIRCUITO R-L)

Entrehierro (cm) V0 VR VL’ I0 W

(Watt)

0 133 5 129 0,193 5

5 134 5 125 0,198 5

10 133 8 126 0,227 5

15 133 13 125 0,279 5

20 133 22 123 0,356 7,5

25 133 36 119 0,459 12,5

30 133 59 106 0,601 25

35 133 95 73 0,784 44

40 133 114 44 0,87 55

De la Tabla No. 1 se tiene la posición del entre hierro en cm, el voltaje en los extremos del aparato V0, el voltaje de la resistencia (bombillo) VR, voltaje de la inductancia VL, la corriente del circuito I0, la potencia W.

Tabla 2 (CIRCUITO R-C)

V0 VR Vc I0 W

(Watt)

133 25 125 0,37 5

De la tabla No. 2 se tienen las mismas variables que en la Tabla No. 1, en esta se tiene el voltaje de la resistencia VR y el voltaje del condensador VC.

Tabla 3 (CIRCUITO R-L-C)

Entrehierro (cm) Vₒ VR VL´ VC VRC I0 W

(Watt)

0 133 61 247 209 261 0,59 40

5 133 66 245 216 260 0,614 43

10 133 72 241 226 258 0,647 45

15 133 80 233 238 251 0,69 49

20 133 87 210 249 229 0,734 50

25 133 82 169 240 186 0,713 40

30 133 65 112 210 128 0,629 30

35 133 43 51 167 64 0,504 15

40 133 33 24 145 38 0,437 10

En la Tabla No. 3 se tienen las mismas variables que en la Tabla No. 1, en esta se tiene el voltaje de la resistencia VR, el voltaje de la inductancia VL y el voltaje del condensador VC.

Para cada posición del entre hierro, a partir del voltaje de la resistencia, la inductancia y del condensador, es posible realizar los diagramas de rotor correspondientes para calcular en ángulo de desfase φ Grafica No.1, Grafica No. 2 y Grafica No. 3 (ver anexos).

Circuito R-L:

Angulo experimental 1:

tan⁡θ=VL/(VR+Vr)

θ=58°

Angulo experimental 2:

P ̅= I_RMS cos⁡(θ)

cosθ=p ̅/I_RMS

θ=49.9°

Porcentaje de error experimental:

%e= |(θ_T- θ_E)/θ_T |×100%=16.23%

Circuito R-C:

Angulo experimental 1:

tan⁡θ=VL/(VR+Vr)

θ=71°

Angulo experimental 2:

P ̅= I_RMS cos⁡(θ)

cosθ=p ̅/I_RMS

θ=66.7°

Porcentaje de error experimental:

%e= |(θ_T- θ_E)/θ_T |×100%=6.45%

Circuito R-L-C:

Temperatura para la máxima iluminacion:

To=21°C

∝=450×〖10〗^(-5) Ω/(°C)

R=10Ω

Ro=10.6Ω

R=Ro(1+∝(T-To))

T=(R-1)/(∝Ro)+To

T=209.68°C

5. Graficas

ANEXOS

Grafico 1 (DATOS DE TABLA 1 SONA SONBREADA).

Grafico 2 (DATOS DE TABLA 2).

Grafico 3 (DATOS DE TABLA 3 SONA SONBREADA).

6. Discucion de Resultados

El grafico generado del circuito RL se genero a partir de la distancia del entrehierro a 30 cm, siguiendo el procedimiento y escalando 7 voltios a 1cm.

En los anexos donde se encuentran los graficos se peude observar que existe un valor de resistencia que teóricamente no se tomo en cuenta, por esta razón no dan triángulos rectángulos, estos valores adicionales de resistencias están distribuidos en todo el circuito , la suma de las resistenias de los aparatos eléctricos ,y cables hacen que exista una distancia adicional en la grafica en el eje x dando como resultado que la resistencia total es la suma de la resitencia del ciucuito mas la resistencia que está intrínseca en los aparatos eléctricos.

7. Concluciones

En el circuito R-L al aumentar la posición del entrehierro, los voltajes, la corriente y la potencia aumentan de igual manera.

En la tabla 3 se observa que el potencia tiene un pico en 50 W y empieza a bajar , lo mismo ocurre con la intensidad del bombillo a mas potencia mas intensidad pero , la relación que existe entre el entrehierro y la potencia no es constante tiene su pico y baja nuevamente .

En el circuito R-C no hay variación de voltajes, corriente y potencia, por lo tanto la resistencia y el ángulo de desfase es el mismo para cualquier posición del entrehierro.

En el circuito R-L-C al aumentar la posición del entrehierro hasta 20 cm, el voltaje de la resistencia, del capacitor, la corriente y la potencia del circuito aumentan, a partir de 2,5 cm disminuyen. El voltaje de la inductancia disminuye conforme aumenta la posición del entrehierro. Esta relación se ve representada en las Gráficas No. 1, 2 y 3.

Los errores presentados se deben a que existen otro tipo de resistencias en las maquinas eléctricas cables y amperímetros.

8. Bibliografia

Guías de laboratorio de Física III.

Sears and Zemansky, Física universitaria, 11ed, Vol. 1, Pearson.

Dorf. Circuitos eléctricos: Introducción al análisis y diseño 2nda Edición

http://www.acienciasgalilei.com/videos/mas.htm

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