LABORATORIO :CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICAUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAINSTRUMENTOS DE MEDIDA- MB226D

LABORATORIO DE FSICA IIICORRIENTE ALTERNA(MB226-D)INTEGRANTES: CASTILLO RUPAY, BILL ERICK20130439G NUEZ VARILLAS, JEAN 20130108K SILVA NUEZ, JHINO 20130033K SOTO GALVEZ, CHRISTIAN NO20132010E

LABORATORIO DE FISICA IIICORRIENTE ALTERNA(MB226-D)

17/06/14-01/07/14

NDICEI. OBJETIVOSII. FUNDAMENTO TERICO2.1 Corriente alterna2.2 Medias cuadrticas o valores eficaces2.3 Corriente alterna vs. Corriente continua2.4 Circuito RLC.III. REPRESENTACIN ESQUEMTICA(CHRISTIAN COMPLETAR)IV. JHINO COMPLETARV. OBSERVACIONESVI. CONCLUSIONESVII. SUGERENCIASVIII. BIBLIOGRAFA

I. II. FUNDAMENTO TERICO2.1 Corriente alterna.

Se denomina corriente alterna a la corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las seales de audio y de radio transmitidas por los cables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada (o modulada) sobre la seal de la CA.La corriente alterna aparece cuando un circuito constituido por resistencias, condensadores y autoinducciones conectados entre s, se alimenta con una fuerza electromotriz (t) que vara de forma armnica (alterna) a lo largo del tiempo. Esto significa que la fuerza electromotriz sigue una ley de la forma: (1)

Donde la amplitud de la fuerza electromotriz, la frecuencia, t el tiempo. Cuando la alimentacin es armnica, las intensidades y cadas de tensin en cada elemento del circuito son tambin armnicas una vez establecido el rgimen estacionario. (2)

(3)

Donde V0 e I0 son las amplitudes de la tensin e intensidad y la fase inicial de la corriente.

2.2 Medias cuadrticas o valores eficaces.

Los valores instantneos de una intensidad o corriente, fem o diferencia de potencial alternos, varan de un modo continuo desde un valor mximo en un sentido, pasando por cero, hasta un valor mximo de sentido opuesto. Es ms cmodo por lo tanto estudiar las corrientes alternas considerando sus valores cuadrticos medios en lugar de sus valores mximos.

La intensidad de corriente eficaz de una corriente alterna es la intensidad de una corriente continua que producira los mismos efectos trmicos que la alterna.

El valor de la intensidad eficaz es: (4)

Por analoga para la diferencia te potencial eficaz tenemos: (5)

2.3 Corriente alterna vs. Continua.La razn del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformacin, cualidad de la que carece la corriente continua. La energa elctrica viene dada por el producto de la tensin, la intensidad y el tiempo. Dado que la seccin de los conductores de las lneas de transporte de energa elctrica dependen de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensin). Con esto la misma energa puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas prdidas por causa del efecto Joule. Una vez en el punto de utilizacin o en sus cercanas, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o domstico de forma cmoda y segura.

2.4 Circuitos R-L-C en corriente alterna.

En los circuitos RLC se acoplan resistencias, capacitores e inductores. Existe tambin un ngulo de desfasaje entre las tensiones y corrientes (y entre las potencias), que incluso puede llegar a hacerse cero. En caso de que las reactancias capacitivas e inductivas sean de distinto valor para determinada frecuencia, tendremos desfasajes.

Dependiendo de cul de las reactancias sea mayor podremos afirmar si se trata de un circuito con caractersticas capacitivas o inductivas y por lo tanto si la tensin adelanta a la corriente (y con qu ngulo) o si la corriente adelanta a la tensin.

Fig. 1. Circuito RLC

En un circuito RLC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistencia, el condensador y la bobina es la misma.

La tensin VAC es igual a la suma fasorial de la tensin en la resistencia (VR) y la tensin en el condensador (VC) y la tensin en la bobina (VL).

(6)

En este tipo de circuitos, la oposicin al paso de la corriente alterna por parte de sus componentes se le denomina impedancia. La impedancia tiene unidades de Ohmios (Ohms). Y es la suma de una componente resistiva (debido a las resistencias) y una componente reactiva (debido a las bobinas y los condensadores) es: (6)

La jota (j) que precede a la X, nos indica que sta (la X) es un nmero imaginario. No es una suma directa, es una suma fasorial (suma de fasores)

Lo que sucede es que estos elementos (la bobina y el condensador) causan una oposicin al paso de la corriente alterna (adems de un desfase), pero idealmente no causa ninguna disipacin de potencia, como si lo hace la resistencia (La Ley de Joule)

En la bobina y las corrientes y el condensador y la corriente alterna se vio que hay un desfase entre las corrientes y los voltajes, que en el primer caso es atrasada y en el segundo caso son adelantados.

El desfase que ofrece una bobina y un condensador son opuestos y, si estos llegaran a ser de la misma magnitud, se cancelaran y la impedancia total del circuito sera igual al valor de la resistencia.

Figura 2. Relacin de la impedancia

Las reactancias se representan en eje Y (el eje imaginario / eje vertical) pudiendo dirigirse para arriba o para abajo, dependiendo de si es mayor la influencia de la bobina o la del condensador.

Las resistencias se muestran en el eje X. (slo en la parte positiva del eje X / eje horizontal).

El valor de la impedancia (la lnea diagonal) ser: (7)

Dnde:

XC = reactancia capacitivaXL = reactancia inductivaR = valor del resistor

Al seguir el siguiente procedimiento, se puede analizar el ngulo de fase de un circuito RLC:1. Al ser un circuito en serie, la corriente I es la misma por todos los componentes, por lo que la tomamos como vector de referencia.2. VR (voltaje en la resistencia) est en fase con la corriente, pues la resistencia no causa desfase.3. VL (voltaje en la bobina) adelanta a la corriente I en 90.4. VC (voltaje en el condensador) atrasada a la corriente I en 90.5. Los vectores VL y VC se pueden sumar pues estn alineados.6. VAC (voltaje total) se obtiene de la suma vectorial de VR y (VL VC).

Figura 3. Anlisis del ngulo de fase en un circuito RLC

Al conectar un circuito RLC en serie, alimentado por una seal alterna (fuente de tensin de corriente alterna), hay un efecto de sta en cada uno de los componentes.

En el condensador aparecer una reactancia capacitiva, y en la bobina una reactancia inductiva, dadas por las siguientes frmulas:XL = L (8)

(9)

Dnde: =2 f = 3.14159f = frecuencia en HertzL = Valor de la bobina en henriosC = Valor del condensador en faradios

Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la fuente. A mayor frecuencia, XL es mayor, pero XC es menor y viceversa.