Laboratorio de Física. Circuito R-L, R-C y R-L-C.

Circuito R-L, R-C y R-L-C.

Integrante 1 (David Leonardo Mora)

e-mail: dmora27@unisalle.edu.co

Integrante 2 (Andersson Javier Payanene Martinez)

e-mail: apayanene62@unisalle.edu.co

Integrante 3 (Sonia Katherine Olaya Olaya)

e-mail: solaya79@unisalle.edu.co

        RESUMEN: La práctica desarrollada el día 23 de Agosto del 2016 en los laboratorios de la Universidad de la Salle, se tituló Circuitos R-L, R-C y R-L-C y tuvo como objetivo la observación y análisis de la señal de salida de diferentes circuitos eléctricos, especialmente los de comportamiento oscilatorio, mediante el uso de un osciloscopio. Se realizó mediante una fuente de señales y un osciloscopio, donde se emitió una señal cuadrada para cada circuito y por medio de una sonda se conectó en los componentes requeridos para circuito para poder observar su grafica respectiva y así determinar el valor de “gamma” para el circuito RCL.

PALABRAS CLAVE: R-L, R-C, R-L-C, señales, oscilatorio, osciloscopio.

      ABSTRACT: The practice developed on August 23, 2016 in the laboratories of the University of La Salle, was titled Circuits RL, RC and RLC and aimed at the observation and analysis of the output signal of different electrical circuits, especially behavioral oscillatory, by using an oscilloscope. It was performed by a signal source and an oscilloscope, where a square signal for each circuit was issued and by means of a probe connected to the components required for circuit to observe their respective graph and determine the value of gamma for RCL circuit.

    KEYWORDS: R-L, R-C, R-L-C, signals, oscillatory, oscilloscope.

INTRODUCCIÓN

Los circuitos RL, son aquellos que contienen una bobina (inductor) que tiene auto inductancia, esto quiere decir que evita cambios instantáneos en la corriente. Siempre se desprecia el auto inductancia en el resto del circuito puesto que se considera mucho menor a la del inductor. (Thales, N.F)

[pic 2]

Figura 1. Circuito RL en serie.

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, está dada por la Ecuación 1.

[pic 3]

Pero aplicando la ley de Kirchhoff, ya debido a que la corriente aumentara con el tiempo, el cambio será positivo (di/da) y la tensión será negativa al haber una caída de la misma en el inductor, Ecuación 2.

[pic 4]

Donde i representa la corriente en cualquier instante, R la resistencia, ɛ el voltaje de la fuente y L la inductancia. La solución de esta ecuación en términos del voltaje es por medio de la Ecuación 3. (Bustamante. A, Valera. D, Dueñas. J y Vinasco. M, 2016)

[pic 5]

Los circuitos RC, son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador alimentado por una fuente eléctrica, como se ve en la Figura 2.

[pic 6]

Figura 2. Circuito RC en serie.

Se caracteriza porque la corriente puede variar con el tiempo. Cuando el tiempo es igual a cero, el condensador está descargado, en el momento que empieza a correr el tiempo, el condensador comienza a cargarse ya que hay una corriente en el circuito. Debido al espacio entre las placas del condensador, en el circuito no circula corriente, es por eso que se utiliza una resistencia. (Thales, N.F)

En un proceso de carga, cuando cerramos el interruptor S, el condensador no se carga instantáneamente, su carga evoluciona con el tiempo en forma exponencial, como se ve en la Ecuación 4.

[pic 7]

Aplicando la ley de Kirchhoff se obtiene la ecuación diferencial, Ecuación 5.

[pic 8]

Donde q representa la carga en cualquier instante, R la resistencia, ɛ el voltaje de la fuente y C la capacitancia. La solución de esta ecuación en términos del voltaje esta dada por la Ecuación 6.

[pic 9]

En el circuito R-L-C se acoplan resistencias, capacitores e inductores. Existe también un ángulo de desfasaje entre las tensiones y corrientes, que incluso puede llegar a hacerse cero.  

[pic 10]

Figura 3. Circuito RLC en serie.

Esto se usa para estudiar el comportamiento de la carga en este tipo de circuito. Aplicando la ley de Kirchhoff se obtiene la ecuación diferencial, Ecuación 7.

[pic 11]

Donde q representan la carga en cualquier instante, R la resistencia, ɛ el voltaje de la fuente, C la capacitancia y L la inductancia. La solución de esta ecuación está dada por la Ecuación 8.

[pic 12]

Donde w representa la frecuencia de amortiguamiento que está dada mediante la Ecuación 9.

[pic 13]

Además wo representa la frecuencia natural del sistema y se expresa mediante la Ecuación 10.

[pic 14]

METODOLOGIA

En la práctica realizada se utilizaron los siguientes materiales:

• Osciloscopio
• Generador de funciones
• Resistencias
• Inductor
• Condensador
• Sonda
• Cables

Se tomó el generador de funciones junto al osciloscopio y se probó que este emitiera señal, la señal en la se trabajó para cada circuito fue una señal cuadrada.

Para el circuito R-C, se conectó la sonda a los bornes del condensador hasta obtener una señal de carga y descarga. Mediante la pantalla del osciloscopio se determinó la diferencia del voltaje en sus respectivos tiempos, los datos se recopilaron en la Tabla 1.

...