Condensadores y Bobinas en Circuitos de C.C.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSUniversidad de Per, Decana de Amrica

TRABAJO:

Experiencia N 06: Condensadores y Bobinas en Circuitos de Corriente Continua

Profesor:Augurio Zavala Trujillo

Perteneciente a: Carlos Huallpa Ccamasacari11200080 Josue Martnez Villagaray 10200116

EAP.: Ingeniera de Sistemas

CICLO:2015-I

CURSO: Fsica III- Laboratorio

HORARIO:MARTES 10:00 12:00 am

Experiencia N 6

Fundamento Terico - Potencia Elctrica

La potencia elctrica es mayor mientras mayor sea la tensin y mayor sea la corriente. Para la potencia P es vlida la relacin:

La unidad de la potencia elctrica recibe el nombre de Watt (W), el ingls que la defini. 1 W es la potencia de una corriente continua de 1 A con una tensin continua de 1 V. La potencia absorbida por una carga se puede medir, por tanto, de manera indirecta con un voltmetro y un ampermetro. Una medicin directa de potencia se puede realizar por medio de un vatmetro. Si en la frmula anterior, de acuerdo con la ley de Ohm, para la potencia, se reemplaza la tensin U por el producto I R, se obtiene la ecuacin:

Si en la ecuacin inicial, por el contrario, se reemplaza la corriente I por el cociente U/R, se obtiene la relacin:

CUESTIONARIO.

1.- Cules de las siguientes afirmaciones son correctas?

A) La resistencia pequea absorbe escasa potencia con la misma tensin. B) La resistencia pequea absorbe una potencia elevada con la misma tensin. C) Si se duplica la tensin, se duplica tambin la potencia absorbida. D) Si se duplica la tensin, se reduce a la mitad la potencia absorbida.

2.- Cules de las siguientes afirmaciones son correctas?

A) La potencia total es independiente de la tensin que se aplica. B) La potencia total disminuye si se eleva la tensin que se aplica. C) La potencia total aumenta si se eleva la tensin que se aplica. D) La resistencia pequea absorbe una cantidad mayor de potencia. E) La resistencia mayor absorbe una cantidad mayor de potencia.

Condensadores y Bobinas En Circuitos De Corriente Continua

1. OBJETIVOS

Demostrar el voltaje y corriente de carga y descarga de un condensador. Mientras que el campo elctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magntico est ligado a portadores de carga en movimiento, esto es, a una corriente elctrica y veremos el comportamiento de una bobina.

2. FUNDAMENTO TEORICO DE CONDENSADORES

Un condensador es un operador o componente elctrico formado por dos placas metlicas, denominadas armaduras, que se encuentran separadas por un material aislante, denominado dielctrico.La misin de un condensador es almacenar carga elctrica para suministrarla en un momento determinado.

La capacidad C de un condensador depende: Superficie de las armaduras (S) Distancia que las separa (d) Constante llamada dielctrica () que depende del material con el que se hace el dielctrico (papel, cermica, aire, etc.), segn la expresin siguiente:

Smbolos y apariencia de un condensador.

Esta capacidad se define como el cociente entre la carga elctrica Q que puede almacenar y el voltaje V que existe entre las armaduras.

Su unidad es el faradio (F), pero al tratarse de una unidad muy grande, en electrnica se usan algunos submltiplos como:

Microfaradio (F); nanofaradio (nF) y picofaradio (pF)1 F = 10-6 F; 1 nF = 10-9 F ; 1 pF = 10-12 F.

Si un condensador se conecta a una tensin continua a travs de una resistencia de carga R, se carga debido a la presencia de dicha tensin, proceso durante el cual la tensin del condensador, de acuerdo con una funcin exponencial aumenta de 0V hasta alcanzar su valor final (100%) (

Curva de carga de un condensador, vase la imagen de la izquierda). Si a continuacin se desconecta elcondensador de la fuente de tensin y se lo cortocircuita se produce un proceso de descarga inverso al proceso de carga (vase la imagen de la derecha).

PROCESO DE CARGA DEL CONDENSADOR EN EL CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA

Experiencia realizada en el laboratorio:

En el experimento siguiente se debe analizar el proceso de carga de un condensador de 100 (curva de la tensin del condensador y corriente de carga). La siguiente figura ilustra el montaje experimental que se realiz en el laboratorio:

Paso 1:Se realiza el circuito experimental que semuestra virtualmente

Paso 2:Abrimos el instrumento virtual Fuente de tensin continua y seleccionamos los ajustes que se detallan en la tabla siguiente:

Ajustes de la fuente de tensin continua

Rango10 V

Tensin de salida10 V

Paso 3:Abrimos el instrumento virtual Osciloscopio y seleccionamos los ajustes que se detallan en la tabla siguiente:Ajustes del osciloscopio

Canal A5 V/div

Canal B200 mV/div

Base de tiempo200 ms/div

Modo de operacinX/T, DC

TriggerCanal A/ flanco ascendente/ SINGLE/pre-Trigger 25%

La cual nos dar el siguiente resultado en el Osciloscopio:

En donde se respondera las siguientes preguntas:

CUESTIONARIO.

1) Cul es la trayectoria de la curva de la tensin del condensador despus de que se conecta la tensin continua? Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor.

2) Cul es la trayectoria de la curva de corriente de carga despus de que se conecta la tensin continua? En primer lugar, salta a un valor mximo y, a continuacin, desciende exponencialmente hasta llegar a cero.

3) Qu reaccin ocasionara una disminucin de la resistencia de carga R13 en el valor mximo de la corriente de carga? La corriente de carga ascendera

FUNDAMENTO TEORICO DE LA BOBINA EN EL CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA

Bobina: Una bobina es un elemento pasivo capaz de almacenar energa magntica.

Solenoide Recto: La configuracin ms sencilla de bobina es el solenoide recto. Consiste en un arrollamiento de cable en forma de espiral. En el interior (ncleo) puede estar relleno de algn material magntico.

INDUCTANCIA DE LA BOBINA

Junto al campo elctrico, que por ejemplo aparece entre las placas de un condensador cargado, existe en la electrotecnia un segundo tipo de campo en forma de campo magntico. Mientras que le campo elctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magntico est ligado a portadores de carga en movimiento, esto es, a una corriente elctrica.

La inductancia L de la bobina es, en este caso, un indicador de su capacidad para generar una tensin de autoinduccin. Para una bobina alargada es vlida la siguiente relacin:

N: el nmero de espirasA: rea de las espiras : Longitud de la bobina : Permeabilidad del ncleo de la bobina

La unidad de inductancia es el henrio (smbolo H, 1 H = 1 Vs/A). Una bobina tiene una inductancia igual a 1 H si durante la modificacin uniforme de la corriente que fluye por ella en 1 A por segundo, induce una tensin de autoinduccin igual a 1 V.

CONEXIN Y DESCONEXIN DE UNA BOBINA

Cuando se le aplica una tensin continua a la bobina sta genera un campo magntico mientras circule corriente por ella; o sea, se comporta como un imn

Adems, se producen unos retrasos en la corriente en los instantes de la conexin y desconexin (Fig.1), que hace que se tarde un cierto en alcanzar los valores permanentes. (Esto es debido al efecto de autoinduccin; las variaciones de corriente dan lugar a que se genere una f.e.m. cuya polaridad es siempre tal que se opone a que la corriente aumente o disminuya ley de Lenz). Asimismo, en los instantes de la desconexin, debido al efecto de autoinduccin y a la gran rapidez con se puede extinguir la corriente, se pueden generar unos impulsos de f.e.m. de muy elevado voltaje.A nivel resistivo, todo se limita a la resistencia hmica del hilo; por ello, en la prctica, a veces se dice que la bobina en corriente continua se comporta como si fuera un hilo conductor. Cuando la bobina recibe corriente alterna, adems de la resistencia puramente hmica determinada por el hilo, aparece otro factor de oposicin a la circulacin de la C.A. que se denomina reactancia inductiva, que se representa por XL y se mide en W. Esto es debido al efecto de autoinduccin, que se da de forma continua y con una rapidez determinada por la frecuencia.La reactancia es el valor resistivo que normalmente se tiene en cuenta en las bobinas; de hecho, en la bobina ideal (o pura) se supone una resistencia hmica (la del hilo) de 0 W.El valor de reactancia de una bobina depende de su valor de inductancia y de la frecuencia de la corriente alterna aplicada. Se basa en la frmula:

XL = 2p - f - L = w L

XL = Reactancia inductiva (W)2p = 6,283f = Frecuencia (Hz)L = Inductancia de la bobina (H)

Fig. 1 Variacin de la corriente y pulsos de F.E.M en la bobina en los instantes de la conexin y desconexinEXPERIMENTO LA BOBINA EN EL CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA:Experiencia realizada en el laboratorio:En el experimento realizado en el laboratorio se analizar el proceso de desconexin de una bobina. Para ello, en primer lugar, se cargar la bobina con una tensin continua de 5 V y, a continuacin, se abrir el circuito de corriente por medio de un rel.

Paso 1:Realizamos el circuito experimental que se representa a continuacin en la tarjeta de experimentacin S04203-6A: donde se debe cablear el rel 1 de manera que el clavijero X48 de la tarjeta de experimentacin, en estado de reposo, se encuentre conectado al rel con la salida S (ANALOG OUT) de la interfaz.

Nos guiamos del instrumento virtual para realizar el montaje experimental.

Paso 2:

Ajustes de la fuente de tensin continua

Rango5 V

Tensin de salida10 V

Paso 3: Abrimos el instrumento virtual Osciloscopio, y seleccionamos los ajustes que se detallan en la tabla siguiente:

Ajustes del osciloscopio:

Canal A2 V/div

Base de tiempo:10 ps/div

Modo de operacin:X/T, DC

Trigger:Canal A / flanco ascendente / pretrigger 25%

Paso 4: Abrimos el panel de rels:

Cortocircuite brevemente el rel 1 del panel para desconectar la bobina de la alimentacin de tensin.

Mostrando el siguiente oscilograma:

OBS: Para obtener este oscilograma el TIME / DIV se cambi a 200 para poder visualizarlo en el osciloscopio.

As podemos responder la siguiente pregunta:

CUESTIONARIO.1) Cul es la trayectoria de la curva de tensin en la resistencia de descarga R2?Salta a un elevado valor negativo y desciende a continuacin lentamente acercndose a 0 V.

2) Ahora, reemplace la resistencia de descarga R2 = 500 por la resistencia R3 = 1500 y repita el experimento. Lleve el oscilograma a la siguiente ventana.

Cmo vara la curva de tensin?

La tensin desciende ahora rpidamente y el pico negativo muestra una pronunciacin marcada.

Pg. 7