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• Pedro Flores Sánchez

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INFORME FINAL EXPERIENCIA N° 3 CARACTERISTICAS DE LOS CIRCUITOS RL Y RC EN SERIE

I.

OBJETIVOS . Analizar en forma experimental las características de los circuitos R-C y R-L.

II.

EQUIPOS Y MATERIALES . Generador de señales . Multímetro digital . Osciloscopio . Transformador . Resistores 20K Y 3K . Cables de conexión diversos . Protoboard . Bobina de 7.8 H . Condensador de 0.01 uF . Potenciometro de 10K

III.

PROCEDIMIENTO a) Implementar el circuito de la figura 1.3

Figura 1.3

b) Conecte el generador y mida, con la ayuda del osciloscopio y el control de amplitud, una señal sinusoidal, V, de 10Vpp.

c)

Con el otro canal de osciloscopio, mida la tensión en la resistencia, VR1. Ello servirá para calcular la intensidad de corriente, I.

d) El multímetro digital se usará para medir tensiones eficaces sobre VL1. e) Halle el módulo de impedancia del circuito |Z| y el ángulo de fase θ°. f) Varíe la frecuencia del generador y complete la tabla 1.1 con las mediciones efectuadas. 𝒇(𝑯𝒛) 𝑽(𝑽) 𝑽𝑹𝟏 (𝑽) 𝑽𝑳𝟏 (𝑽) 60 10 6,3 3,90 100 10 5,4 4,80 200 10 4,93 5,11 300 10 3,95 6,07 400 10 3,82 6,21 500 10 3,68 6,42 600 10 2,91 7,19 700 10 2,18 7,92 800 10 1,88 8,15 900 10 1,72 8,31 1000 10 1,65 8,39

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟐𝟎𝟎𝑯𝒛

𝑰(𝒎𝑨) |𝒁|(𝑲𝛀) 𝜽° 0.36 20.21 8.25 0.36 20.59 13.77 0.35 22.27 26.10 0.31 24.82 36.32 0.29 28.00 44.42 0.27 31.63 50.77 0.25 35.56 55.77 0.23 39.71 59.75 0.21 44.00 62.97 0.19 48.42 65.61 0.17 52.92 67.79

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟑𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟒𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟓𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟔𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟕𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟖𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟗𝟎𝟎𝑯𝒛

𝒇(𝑯𝒛) = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝑯𝒛

g) Coloque la frecuencia a 1KHz, varíe la resistencia y complete la tabla 1.2.

𝑹(𝒌𝛀) 𝑽(𝑽) 𝑽𝑹𝟏 (𝑽) 𝑽𝑳𝟏 (𝑽) 𝑰(𝒎𝑨) |𝒁|(𝑲𝛀) 𝜽° 1 10 0,005 10,1 0.05 49.01 88.83 2 10 0,02 10,08 0.06 49.04 87.66 3 10 0,1 10 0.07 49.09 86.50 4 10 0,24 9,76 0.071 49.16 85.33 5 10 0,57 9,43 0.072 49.25 84.17 6 10 0,81 9,19 0.073 49.36 83.02 7 10 1,12 8,88 0.074 49.50 81.87 8 10 1,69 8,31 0.075 49.65 80.73 9 10 1,77 8,23 0.076 49.81 79.59 10 10 1,82 8,18 0.077 50.01 78.47 Tabla 1.1

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟏𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟐𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟑𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟒𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟓𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟔𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟕𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟖𝐊𝛀

Para: 𝑹(𝒌𝛀) = 𝟗𝐊𝛀

h) Implementar el circuito de la figura 1.4. Previamente, de ser posible, mida y registre los valores de C1 y R1.

Figura 1.15

i) Varíe la frecuencia del generador de 1 a 10KHz, manteniendo constante los 10Vpp. Complete la tabla 1.3

𝒇(𝐊𝑯𝒛) 𝑽(𝑽) 𝑽𝑹𝟏 (𝑽) 𝑽𝒄𝟏 (𝑽) 1 10 4,16 5,84 2 10 6,56 3,44 3 10 7,52 2,48 4 10 8,09 1,91 5 10 8,40 1,6 6 10 8,56 1,44 7 10 8,80 1,20 8 10 8,89 1,12 9 10 9,04 0,96 10 10 9,12 0,88 Tabla 1.3

𝑰(𝒎𝑨) |𝒁|(𝑲𝛀) 𝜽° 0.21 3.40 -27.92 0.41 3.10 -14.75 0.56 3.04 -10.02 0.67 3.02 -7.41 0.74 3.01 -5.90 0.79 3.01 -4.95 0.82 3.00 -4.19 0.84 3.00 -3.62 0.85 3.00 -3.24 0.85 3.00 -2.86

j) Con f = 10KHz, complete la tabla 1.4 𝑹(𝒌𝛀) 𝑽(𝑽) 𝑽𝑹𝟏 (𝑽) 𝑽𝒄𝟏 (𝑽) 𝑰(𝒎𝑨) |𝒁|(𝑲𝛀) 1 10 5.84 1.55 1.76 1.88 2 10 7.92 1.08 1.20 2.56 3 10 8.88 0.79 0.85 3.40 4 10 9.44 0.62 0.64 4.30 5 10 9.60 0.51 0.51 5.24 6 10 9.60 0.43 0.40 6.21 7 10 9.68 0.37 0.35 7.18 8 10 9.76 0.32 0.28 8.16 9 10 9.84 0.29 0.24 9.14 10 10 9.84 0.26 0.21 10.13 Tabla 1.4

𝜽° -57.83 -38.48 -27.92 -21.68 -17.64 -14.84 -12.80 -11.24 -10.02 -9.03

a) En un solo par de ejes coordenados haga el plano de impedancias y dibuje todos los casos de la tabla 1.1.

Diagrama Fasorial De Impedancias De La Tabla 1.1

b) Grafique en papel milimetrado las variaciones de |Z| e I en función de la frecuencia.

Impedancia Vs Frecuencia

Corriente Vs Frecuencia

c) Realice todos los pasos anteriores utilizando los datos de la tabla 1.3.

Diagrama Fasorial De Las Tensiones Y Corrientes

Fasorial De Impedancias De La Tabla 1.3

d) Haga un cálculo literal teórico y demuestre que las curvas obtenidas responden a las ecuaciones con variaciones de la frecuencia y de la resistencia en cada caso.

CIRCUITO INDUCTIVO:

−𝑳 = 𝟕. 𝟖

−𝑿𝑳 = 𝟐𝝅𝒇𝑳

−𝑹 = 𝟐𝟎𝑲𝛀 −𝒁 = √𝑹𝟐 + 𝑿𝑳 𝟐

Muestreo de los valores de la impedancia con la variación de la frecuencia

F(Hz) 60 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Z(kΩ) 20+j2.9 20+j4.9 20+j9.8 20+j14.7 20+j19.6 20+j24.5 20+j29.4 20+j34.3 20+j39.2 20+j44.1 20+j49.0

Como la bobina en pequeña es pequeña no tiene gran efecto en la impedancia Z cuyo valor en cada uno de los datos se aproxima a Z=1 así varié la frecuencia.

CIRCUITO CAPACITIVO:

−𝑪 = 𝟎. 𝟎𝟏µ𝑭

𝟏

−𝑿𝑪 = 𝟐𝝅𝒇𝑪 −𝒁 = √𝑹𝟐 + 𝑿𝑳 𝟐 En este caso la impedancia si varía por que la capacitancia cambia con respecto a la variación de la frecuencia.

e) Explique las variaciones que se efectuarían en el experimento y los resultados a obtener si se quiere trabajar con un circuito R-L o R-C en paralelo. 1. El voltaje de cada rama será igual al voltaje de entrada de la fuente (E), entonces nuestras variables a medir serán solo las corrientes de cada rama. 2. En vista de que el osciloscopio mide voltajes y las corrientes de forma directa pues nos proporciona la información de forma directa pero también se puede medir de forma indirecta. 3. En la resistencia, se medirá la corriente con la ley de Ohm después de haber medido el voltaje en R. Esta corriente estará en fase con la voltaje Para medir la corriente en los elementos reactivos hay que colocar una resistencia de bajo valor en serie a esa rama, de manera que no afecte mucho al circuito. Luego se medirá el voltaje en dicha resistencia.

f) A partir de una impedancia serie R-L y usando la relación entre Z e Y, halle una relación para encontrar un circuito paralelo equivalente a una sola frecuencia. Explique.

La impedancia en RL

𝒁 = 𝑹 + 𝒋𝑿𝑳

Entonces como el circuito es en paralelo se trabajara con admitancia y suceptancia.

𝟏

𝑹

1. 𝒀 = 𝑹+𝒋𝑿 = ( 𝑳

𝑹𝟐 +𝑱𝑿𝑳 𝟐

−𝒋

𝑿𝑳 𝑹𝟐 +𝑿𝑳 𝟐

)

2. 𝒀 = 𝑮 + 𝑱𝑩𝑳

Donde:

1. 𝑮 =

2. 𝑩 =

𝑹 𝑹𝟐 +𝑱𝑿𝑳 𝟐

𝑿𝑳 𝟐 𝑹 +𝑿𝑳 𝟐

Entonces es así que un circuito RC o RL serie se puede pasar a paralelo dicho circuito

BIBLIOGRAFIA: . https://www.ecured.cu/Reactancia_el%C3%A9ctrica . https://documentslide.org/cargas-con-reactancia-inductiva-y-capacitiva