Práctica. Corriente Alterna

Resumen

En un circuito eléctrico, con un osciloscopio se midió el voltaje y el periodo en varios puntos del circuito con el fin de observar el comportamiento de la corriente alterna en esos puntos. Se encontró que cuando la corriente puede ir en dos sentidos el voltaje respecto al tiempo es una función senoidal y la frecuencia de la corriente es de 58.823 ± 0.118 Hz.

Introducción

En la corriente alterna (CA) varía cíclicamente el sentido de los electrones. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal. Durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o Hertz posea esa corriente.

La expresión matemática para una onda sinusoidal es:

a (t)=A_0*sen⁡〖(wt+ β)〗

donde:

A0 es la amplitud en voltios o amperios (valor máximo del pico)

ω pulsación en radianes / segundo

t el tiempo (segundos)

β ángulo de fase inicial en radianes

Desarrollo experimental

En el variac se hizo pasar corriente y luego se conectó un transformador de voltaje a 12 V para alimentar un circuito eléctrico en el cual se colocaron dos bombillas de 6 V para observar cómo se comportaban de acuerdo a si el interruptor dejaba el circuito abierto o cerrado, también se conectaron 4 diodos, dos los interruptores, dos a cada bombilla (en paralelo) y mirándose en sentidos opuestos, para que el circuito fuese simétrico. El diagrama del circuito era de ésta forma:

Imagen 1. Circuito eléctrico con focos e interruptores

Imagen 2. Forma en la que se montó el dispositivo, focos, diodos e interruptores

Luego se conectó la punta del osciloscopio entre diferentes puntos marcados en el circuito para observar la forma de la onda de acuerdo a la disposición de sus elementos, como los sitios en los que la corriente no fluye debido al sentido impuesto por los diodos, o donde fluye a través del diodo en lugar de la bombilla por el sentido de su conducción.

Análisis de resultados

Para ordenar el encendido o apagado de los focos de acuerdo al paso de corriente por los interruptores se hizo una tabla donde se representa con un cero si no hay paso de corriente y uno si hay paso de ésta.

I1 I2 F1 F2

1 0 1 0

0 1 0 1

0 0 0 0

1 1 1 1

Tabla 1. Valores de encendido y apagado para los focos e interruptores

Punto 1

Cuando un interruptor está abierto y el otro cerrado, el foco que le corresponde enciende debido a que la corriente pasa por el y no por el diodo. Cuando la corriente llega al otro foco, el diodo posee menor resistencia y la corriente pasa por el.

Punto 2

La corriente no pasa porque ambos interruptores están abiertos y el sentido de los diodos no permite que pase corriente.

Punto 3

Todos prenden ya que los interruptores están cerrados permiten el paso de corriente independientemente del sentido de los diodos.

Punto 4

Una vez conectado el osciloscopio en los puntos señalados se obtuvieron los siguientes resultados

Cuando ambos interruptores están cerrados

Para las siguientes mediciones el Interruptor 1 fue encendido y el 2 apagado

Punto A-B

Se obtuvo una onda de la siguiente forma donde su periodo fue de T = .017 ± .001 ms.

Imagen 3. La ecuación de la onda era y=4.7sen(x/2.7), siendo el valor de x en milisegundos y de y en volts.

De forma que la frecuencia de corriente alterna estuvo dada por:

f= (1 s)/0.017s=58.823

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