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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS Física experimental III Práctica #12 “CIRUITOS DE CORRIENTE ALTERNA Y RESONANCIA EN UN CIRUITO RLC” Prof.: Velazco Climaco Jesús Artemio Alumna: Peñaloza Ruiz Sara Ivonne Secuencia 3IM16 18 de noviembre de 2009

INTRODUCCIÓN  Corriente alterna En la corriente alterna los electrones del circuito se mueven primero en una dirección, y luego en dirección contraria, alternando de aquí para allá respecto a posiciones relativamente fijas. Esto se hace alternando la polaridad del voltaje en el generador o en la fuente de voltaje. El uso primario de la corriente eléctrica, ya sea corriente directa o alterna, es trasferir la energía silenciosa y flexiblemente, así como de forma conveniente de un lugar a otro. La corriente en el hogar es corriente alterna. La corriente en un dispositivo de pilas es corriente directa. Puedes trabajar con estos aparatos en corriente alterna si los conectas a un convertidor de ca-cd. El convertidor usa un diodo, que es un dispositivo electrónico diminuto que funciona como una válvula de una dirección. Como la corriente alterna cambia de dirección cada medio ciclo, pasa por el diodo sólo durante la mitad del primer periodo. La salida es una corriente directa tosca, desconectada la mitad del tiempo. Un capacitor produce un efecto de retardo en los cambios de corriente. Guarda energía en forma electrostática, se opone a cambios de voltaje y aísla los impulsos en la salida.  Resonancia en un circuito RLC en serie En general, la corriente rms en un circuito RLC en serie se puede escribir como: I rms =

∆ V rms ∆ V rms = 2 2 z R +( X L− X C )

√

A partir de esto vemos que si la frecuencia varía, la corriente tiene su valor máximo cuando la impedancia tiene su valor mínimo. Esto ocurre cuando X L= X C . En tal circunstancia, la impedancia se reduce a Z=R. La frecuencia

f0 hallar

a la cual esto sucede se le llama la frecuencia resonancia del circuito. Para f0

2 π f 0 L= f 0=

establecemos

X L= X C

, lo que nos da:

1 2π f 0L

1 2 π √ LC

El circuito para sintonizar un radio es una aplicación importante de un circuito de resonancia en serie. El radio se sintoniza en una estación en particular variando un condensador, el cual cambia la frecuencia de resonancia del circuito que se sintoniza. Cuando esta frecuencia de resonancia se empareja con la de la onda de radio que entra, la corriente en el circuito de sintonización aumenta. DESARROLLO Objetivos   

Visualizar el comportamiento de R, L y C en un circuito de corriente alterna. Identificar el concepto de impedancia y calcular éste. Identificar las condiciones de “resonancia en un circuito RLC”

Hipótesis

Material a utilizar        

2 instrumentos de bobina móvil Escala de medición de 4ª CA Escala de medición de 300V CA Lámpara de 60watts, 125V Portalámparas Bobina de 1500 vueltas 2 capacitores de 4μf, 350V Portafusible y fusible de 1 A

    

Núcleo de hierro laminado tipo U sin barra de cierre Interruptor de navaja Cable con clavija 4 cables banana-caimán 8 cables caimán-caimán

Procedimiento Primer caso 1) Arme el circuito que muestra la figura y mida la tensión y corriente en la lámpara, calcule la resistencia de la misma. Observe la intensidad luminosa. 2) En este caso si: ¿A qué reduce el valor de z? 3) De la repuesta anterior, podemos decir que la impedancia (Z). Segundo caso 1) Arme el circuito de la figura. 2) A partir de los valores medidos I y V, calcule Z. 3) A partir de los valores medidos de I, V, de la lámpara calcule R y compárela con el valor del primer caso. 4) La resistencia del circuito es R=Rl+Rb utilizando los valores calculados anteriormente, calcule la reactancia inductiva (X L). 5) Determine el valor de la inductancia (L). 6) En este caso ¿Cómo es la intensidad luminosa comparada con la lograda en el caso anterior? 7) Explique el fenómeno de variación en la intensidad de la luz al haberse introducido el inductor en el circuito. Tercer caso 1) Arme el siguiente circuito 2) Determine la impedancia Z del circuito. 3) Determine Rl y compárela con los valores obtenidos en el primer y segundo caso. 4) Calcule la reactancia capacitiva (XC). 5) A partir del valor obtenido para XC, calcule la capacidad y compare este valor con el valor anotado en el capacitor. ¿Existe diferencia entre ambos valores? ¿Cómo explica esto? 6) En este caso ¿cómo es la intensidad luminosa comparada con la obtenida en los dos primeros casos?

7) Explique la variación en la intensidad de la luz al haberse introducido el capacitor en el circuito. Cuarto caso 1) 2) 3) 4)

Arme el siguiente circuito. A partir de los valores medidos de V e I calcule Z. Tomando los valores de XL, XC y R obtenidos anteriormente calcule Z. ¿Existe alguna diferencia entre los valores obtenidos para Z en los puntos 1 y 2 anteriores? 5) Observe la intensidad de la luz y compárela con los tres casos anteriores. ¿Cuál es el efecto resultante de haber conectado en serie L y C simultáneamente? Explique detalladamente.

Resultados

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA FÍSICA Serway, Raymond

Thomson 6a edición P.: 663-664