Hoja de Ruta UNIDAD 1

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 PROCEDIMIENTO 1 Objetivos 1. Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie esta dada por la formula Z   R2  X  L2 2. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase. MATERIAL NECESARIO Instrumentos  

Multímetro Digital Generador de funciones

Resistores 

1 de 3.3 kΩ, ½ W, 5%

Inductores  

1 de 47 mH 1 de 100 mH

1.

Mida los inductores de 47 mH y 100 mH para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 1. 2. Con el interruptor de alimentación del generador de funciones en la posición apagado, apagado, arme el circuito de la figura 1.

CH 1 1

47mH  47mH  CH 2 (trig.)

5V   p p

 R1 3.3k  3.3k  Tierra del osciloscopio

Figura 1 1

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 3. Encienda el generador de funciones y ajuste su salida con el osciloscopio a un valor de 5 Vp-p  a una frecuencia de 5kHz. Anote este valor de entrada en la tabla 1, ent. columna V ent 4. Mida los valores de V p-p en el resistor y el inductor. Recuerde usar el modo ADD y el botón INVERT del osciloscopio para medir en L1. Registre estos valores en la tabla 1. 5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Como el resistor y el inductor están en serie, esta corriente calculada para R1 es la misma para L1. 6. Con la caída de voltaje medida en el inductor y el valor de su corriente en serie, calcule y registre la reactancia inductiva en L1. 7. Con la ley de Ohm y la ecuación de reactancias en serie (tabla 2) obtenga la impedancia del circuito. Anote ambos valores en la tabla 1. 8. Remplace el inductor de 47mH por el de 100 mH medido en el paso 1. 9. Repita los pasos del 2 al 7; registre todos los valores en el renglón de 100 mH de la tabla 1. 10. Examine la tabla 2. Con los valores de la impedancia (calculados a partir de VL / IL) de la tabla 1, calcule el ángulo de fase   y  y la impedancia con las relaciones de ángulo de fase. Llene la tabla 2 para los circuitos con inductores de 47 mH Y 100 mH. 11. En el espacio bajo la tabla 2 trace los diagramas fasoriales de impedancia de los circuitos respectivos. Si los lados del triángulo se dibujan a una escala determinada, los ángulos de impedancia serán más claros. Tabla 1. Verificación de la fórmula de la l a impedancia para un circuito RL Valor del inductor  mH

Nominal

ent V ent p-p V p-p

Voltaje en el resistor  p-p V R , V p-p

Voltaje en el inductor  p-p V L , V p-p

Corriente calculada V R/  R/ R mA

Reactancia inductiva (calculada) V L /IL ,Ω

Medido

Impedancia del circuito (calculada), ley de Ohm V T  T /I   T  ,Ω

Impedancia del circuito (calculada), 2

 Z  R

 X  L2  , Ω

47 100

Tabla 2. Determinación del ángulo de fase y la impedancia Valor del inductor mH Reactancia inductiva (de la tabla 1) Nominal

Medido

tan  =  = XL /R

 Angulo de fase  , ,  grados

Impedancia  Z   R Ω cos  

Ω

2

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 47 100

PROCEDIMIENTO 2 Objetivos 1. Medir el ángulo de fase    entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RL serie. 2. verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, V R, y el voltaje en L, VL, se describen por las formulas V V  R

V  L2  R  V  V  R

2

 Z 

 X  L V  L  V   Z 

MATERIAL NECESARIO Instrumentos 

Osciloscopio de doble traza



Multímetro Digital



Generador de funciones

Resistores (½ W, 5%) 

1 de 1 kΩ



1 de 3.3 kΩ

Inductores 

 1 de 100 mH

1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 kΩ y 1 kΩ. Registre los valores en la tabla 3. 2. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2.

3

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1

CH 1

 L1 100mH 

CH 2 (trig.)

 R1 10V  p  p 5 KHz

3.3k 

Tierra del osciloscopio

3. 4.

5.

6.

Figura 2 Encienda el generador de funciones y con el canal núm. 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10Vpp a una frecuencia de 5kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para que aparezca un ciclo completo que cubra la retícula en forma horizontal. Observe que la entrada del disparo se debe ajustar en el canal núm. 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todas partes. Así pues, en un circuito en serie la corriente del circuito se usará como punto de referencia, es decir 0° cuando se hagan mediciones y se tracen los diagramas fasoriales. La caída del voltaje en R1 es resultado de la corriente que fluye por el mismo. Ajuste los controles NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo que V R1llene la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los osciloscopios tienen 10 divisiones de ancho y un ciclo completo ocurre en 360°. Si la pantalla tiene 10 divisiones, a cada división le corresponderán 36°. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT mida el desfasamiento resultante entre la corriente del circuito (representada por la onda senoidal V R1 ) y el voltaje de entrada (V ent). Anote los resultados en la tabla 3, renglón de 3.3kΩ.

7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 1kΩ en lugar del de 3.3kΩ. 8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 1kΩ (V R ) y en el inductor (V L ). Escriba estos valores en la tabla 4, renglón de 1kΩ. apague  el osciloscopio y el generador de funciones. 9. Calcule la corriente por el circuito mediante la ley de Ohm con los valores medidos de V R y R. anote su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1kΩ. 10. Calcule la reactancia inductiva,  XL, del inductor según la ley de Ohm para inductores con el valor medido de V L y el valor calculado de I. Registre su respuesta en la tabla 4. 4

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 11. Con el valor de  XL calculado en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ángulo de fase  .  X      tan 1    L  R

Escriba su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1kΩ. 12. Repita los pasos de 8 al 11 para el resistor de 3.3 kΩ. 13. Con los valores medidos de V R y V L para el resistor de 1 kΩ, calcule V p-p  según la

fórmula de la raíz cuadrada

V  

V  R

2

V  L2

Registre su respuesta en la columna “Voltaje aplicado (calculado)” de la tabla 4. Repita los cálculos para V R y V L con el resistor de 3.3 kΩ. Anote su respuesta en la

tabla 4. 14. En el espacio debajo de la tabla 4 trace los respectivos diagramas fasoriales para la impedancia y el voltaje en los circuitos de 3.3 kΩ y 1 kΩ.

Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase,   , en un circuito RL en serie

Resistencia, R, Ω

Valor Nominal

 Ancho de la onda senoidal D, divisiones

Distancia entre puntos cero d, divisiones

 Angulo de fase   ,  grados

Valor Medido

47 100

Tabla 4. Relaciones entre el ángulo de fase,   y el voltaje en un circuito RL en serie Valor  nominal del resistor, Ω

Voltaje aplicado Vpp , V

Voltaje en el resistor  V R , Vpp

Voltaje en el inductor  V L , Vpp

Corriente (calculada) I, mA

Reactancia Inductiva,  XL , (calculada), Ω

 Angulo de fase,   (calculado con XL y R),  grados

Voltaje aplicado (calculado), V pp , V

3.3 k 1k

5

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1

PROCEDIMIENTO 3 Objetivos 1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie esta dada por la 2 2 formula Z   R  X C  . 2. Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ángulo de fase. MATERIAL NECESARIO Instrumentos  

Multímetro Digital Generador de funciones

Resistores (½ W, 5%) 

1 de 2 kΩ, ½ W, 5%

Capacitores  

1 de 0.033 µF 1 de 0.1 µF

1. Con un analizador de capacitores/inductores o un medidor LCR mida los capacitores de 0.033 µF y 0.1 µF para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 5. 2. Con el interruptor del generador de funciones en la posición de apagado,  arme el circuito de la figura 3.

6

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1

CH 1

C 1 0.033  F  CH 2 (trig.)

2k 

 R1

10V  p  p 1 KHz 

Tierra del osciloscopio

3. 4. 5. 6.

7. 8. 9. 10. 11.

Figura 3 Encienda el generador de funciones y con el osciloscopio ajuste su salida en un valor de 10 Vp-p a una frecuencia de 1kHz. Anote el valor de entrada en la columna V ent de la tabla 5. Mida los valores de V pp en el resistor y el capacitor. Recuerde que para medir en C1 en el osciloscopio debe usar el modo ADD y el botón INVERT. Registre estos valores en la tabla 5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Dado que el resistor y el capacitor están en serie, la corriente calculada para R1 es la misma que para C1. Calcule y registre el valor de la reactancia capacitiva de C1 mediante la fórmula También calcule y registre, a partir de la caída de voltaje medida en el capacitor y de su corriente en serie, la reactancia capacitiva de C1. Después utilice la ley de Ohm y la ecuación de la reactancia en serie (tabla 5) para calcular la impedancia del circuito. Registre ambos valores en la tabla 5. Sustituya el capacitor de 0.033 µF, medido en el paso 1, por el de 0.1 µF. Repita los pasos del 3 al 7 y anote todos los valores en el renglón respectivo de 0.1 µF de la tabla 5. A partir de los valores de impedancia de la tabla 5 (calculados mediante V c /Ic ), calcule el ángulo de fase,   , y la impedancia con las relaciones del ángulo de fase. Llene la tabla 6 para los capacitores de 0.033 µF y 0.1 µF. En el espacio bajo la tabla 6 trace los diagramas fasoriales de impedancia para los circuitos respectivos. Si los lados de los triángulos se trazan a cierta escala, los ángulos de la impedancia serán más claros.

7

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1

Tabla 5. Determinación de la impedancia en un circuito RC en serie Valor del capacitor, µF Nominal

V ent , V p - p

Medido

Voltaje en el resistor  V Rp - p

Voltaje en el capacitor 

Corriente calculada V R /R

Reactancia capacitiva (calculada)

Reactancia capacitiva (calculada)

Impedancia del circuito (calculada)

V Cp - p

mAp - p

 Xc , Ω

V c /Ic , Ω

Ley de

Impedancia del circuito (calculada)  Z

Ohm V T /I  T  , Ω



R

2

Ω

.033 0.1

Tabla 6. Determinación del ángulo de fase y la impedancia en un circuito RC en serie Valor del capacitor  µF Nominal

Medido

tan  = XC /R

Reactancia capacitiva (de la tabla 5)

 Angulo de fase   ,  grados

Impedancia  R  Z  Ω COS  

Ω

.033 0.1

PROCEDIMIENTO 4 Objetivos 1. Medir el ángulo de fase    entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RC serie. 2. verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, V R, y el voltaje en C, VC, se describen por las formulas

V C 2  R V  R  V 

V

V  R

 X C 2

2

 Z 

8

 ,

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1  X C 

V C   V 

 Z 

MATERIAL NECESARIO Instrumentos 

Osciloscopio de doble traza



Multímetro Digital



Generador de funciones

Resistores (½ W, 5%) 

1 de 1 kΩ



1 de 6.8 kΩ

Capacitores 

 1 de 0.033 µF

1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 1 kΩ y 6.8 kΩ . Anote los valores en la tabla 7. 2. Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 4.

CH 1

C  1

0.033  F  CH 2 (trig.)

 R 2k 

1

10V   p  p 1 KHz 

Tierra del osciloscopio

Figura 4 3. Encienda el generador de funciones y con el canal 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10 Vpp  a una frecuencia de 1kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para desplegar un ciclo completo que ocupe la retícula en forma horizontal. 4. Para la entrada de disparo debe seleccionarse el canal 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todo el circuito. Por tanto, en un circuito en serie la corriente se usará como línea de referencia o de base (0°) cuando se hagan las 9

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 mediciones y se dibujen los diagramas fasoriales. La caída de voltaje en R1 se debe a la corriente que fluye por ella. 5. Ajuste los controles de NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo que V R1  cubra la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los osciloscopios tienen 10 divisiones horizontales y un ciclo completo ocurre en 360°. Si el despliegue se ajusta a 10 divisiones, en el osciloscopio habrá 36°/div. 6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT, mida el desfasamiento que resulta entre la corriente del circuito (representada por la onda V R1) y el voltaje de entrada (V ent). Registre los resultados en la tabla 7, renglón 1 kΩ. Apague el osciloscopio y el generador de funciones. 7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 6.8 kΩ. No apague el generador de funciones. 8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 6.8 kΩ (V R ) y en el capacitor (V c ). Registre estos valores en la tabla 8, renglón 6.8 kΩ. Apague el generador de funciones. 9. Calcule la corriente en el circuito para cada valor de V mediante la ley de Ohm con los valores medidos de V R y R. Registre sus respuestas en la tabla 45-2 para el resistor de 6.8 kΩ.

10. Calcule la reactancia capacitiva,  XC del capacitor con la ley de Ohm para capacitores con el valor medido de V C  y el valor calculado de I. Registre sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 kΩ.

11. A partir de los valores calculados de  XC en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ángulo de fase,   , para cada valor de V pp.  X C   

   tan 1  

 R

Anote sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 kΩ.

12. Encienda el generador de funciones y ajuste la salida como en el paso 3. Repita los pasos del 8 al 11 para el resistor de 1 kΩ. 13. Con los valores medidos de VR y VC para el resistor de 1 kΩ, calcule la V pp  con la 2 2 fórmula de la raíz cuadrada V  V  R V C  . Registre sus respuestas en la columna “Voltaje aplicado (calculado)” de la tabla 8. Repita el cálculo de V R y V C  con el

resistor de 6.8 kΩ y anote sus respuestas en la tabla 8.

14. En el espacio bajo la tabla 8 trace los diagramas fasoriales de impedancia y voltaje para los circuitos de 1 kΩ y 6.8 kΩ.

Tabla 7. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase,   , en un circuito RC serie Resistencia R, Ω

Capacitancia C, µF

D, cm

 Ancho de la onda senoidal, cm

Distancia entre puntos cero, cm

10

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 Valor  Nominal

 Angulo de fase   , grados

Valor  Medido

1k

6.8 k

Tabla 8. Ángulo de fase,   , y relaciones de voltaje en un circuito RC serie Resistencia (valor  nomina), Ωl

Capacitancia (valor  nominal) C, µF

Voltaje aplicado V p-p, V 

Voltaje en el resistor  V R, V p-p

Voltaje en el capacitor  V C V p-p

Corriente (calculada) I, mA

Reactancia capacitiva (calculada)  XC , Ω

 Angulo de fase,   (calculado con XC y R), grados

Voltaje aplicado (calculado) V p-p, V 

1k

6.8 k

PROCEDIMIENTO 5 Objetivos 1. Diferenciar Potencia real de potencia aparente en circuitos AC 2. Medir la potencia en un circuito AC MATERIAL NECESARIO Instrumentos    

Osciloscopio de doble traza Multímetro Digital Amperímetro de 0 – 25 mA o un s egundo MMD con escalas de amperímetro de CA Fuente de alimentación

11

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 Resistor (½ W, 5%) 

1 de 100 Ω, 5 W

Capacitores 

1 de 5 µF o 4.7 µF, 100 V



1 de 10 µF, 100 V

Otros 

 Interruptor de un polo un tiro

A. Medición de la potencia por el método de voltaje-corriente A1. Con un óhmetro mida la resistencia del resistor de 100 Ω y anote el valor en la tabla 9. A2. Con S1 abierto, arme el circuito de la figura 5. Ponga la fuente en su voltaje de salida mínimo y el amperímetro de CA en la escala de 25 mA. S 1

 A

C  1

5  F  V

V  AC  60 Hz 

 R1

 AB

100  A

 I 

B

Figura 5 A3. Cierre S1. Aumente el voltaje de salida de la fuente hasta que V  AB = 50 V. Mida el voltaje en el resistor, V R , y la corriente I. Registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 5 µF. Abra S1 y desconecte el capacitor de 5 µF. A4. Calcule la potencia aparente, P A, la potencia real, P, el factor de potencia y el ángulo de fase del circuito. Utilice de manera adecuada los valores medidos de V  AB , V R e I en sus cálculos. Registre las respuestas en la tabla 9 en el renglón 5  µF. A5. Con S1 abierto y la fuente en su voltaje de salida menor, conecte el capacitor de 10 µF. en serie con el resistor de 100 Ω. 

A6. Cierre S1. Incremente la salida de la fuente hasta que V  AB = 25V. Mida V R e I y registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 10 µF. Después de la última medición, abra S1. 12

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 A7. Repita el paso A4 para el circuito en serie de 100 Ω / 10 µF. Registre sus respuestas en la tabla 9 en el renglón de 10 µF. B. Determinación del factor de potencia con un osciloscopio 

B1. Conecte el osciloscopio de doble traza al circuito RC en serie, como en la figura 6. La fuente debe estar en su voltaje de salida menor. El selector de disparo debe ponerse en EXT.

CH 1

S 1

C 1

Disparo

5  F 

EXT CH 2 (trig.)

 R1 100

V  AC  60 Hz 

Tierra del osciloscopio

Figura 6 

B2. Cierre S1. Aumente la salida de la fuente a 10V rms. El canal 1 es el de referencia de voltaje; encienda el osciloscopio. Ajuste sus controles de modo que una sola onda senoidal, de unas 6 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la pantalla. Utilice los controles vertical y horizontal para centrar la onda en la pantalla. B3. Cambie al canal 2, que es el canal de corriente. Ajuste los controles de forma que una sola onda senoidal, de unas 4 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la pantalla. Use el control vertical para centrar la onda de manera vertical. No utilice el control horizontal. B4. Ponga el osciloscopio en el modo de doble canal. Las señales de los canales 1 y 2 deben aparecer juntas. Observe donde las curvas cruzan el eje horizontal (x). Estos son los puntos cero de las dos ondas senoidales. Con una escala en centímetros mida con precisión la distancia horizontal, d, entre los dos picos positivos o negativos de las ondas senoidales. Compruebe su medición midiendo la distancia entre los puntos cero correspondientes a las dos ondas (figura 6). Registre la medición en la tabla 10 en el renglón de 5 µF. También mida la distancia, D, de 0 a 360° de la onda senoidal de voltaje. Registre el valor en la tabla 10 para el resistor de 100 Ω. Apague el osciloscopio; abra S1; desconecte el capacitor de 5 µF.

13

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 B5. Con la formula de la figura 7 calcule el ángulo de fase,   , entre voltaje y corriente en el circuito de la figura 6. Con el valor de   , calcule el factor de potencia, FP, del circuito. Registre sus respuestas en la tabla 10.   d 

  ( grados) 

360

 D

 d 

V 

 I 

d    D

Figura 7 B6. Reemplace el capacitor de 5 µF por uno de 10 µF en el circuito de la figura 6. B7. Cierre S1. Repita los pasos del B3 al B5 para el capacitor de 10 µF. después de la ultima medición, apague el osciloscopio, 5 µF, abra, S1 y desconecte el osciloscopio del circuito. B8. Repita el paso B5 para el circuito serie de 10 µF y 100 Ω. Tabla 9. Medición de potencia por el método de voltaje-corriente Resistencia R, Ω Valor  Valor  nominal medido

Capacitancia (valor  nominal) C, µF

Voltaje aplicado V  AC, V 

Voltaje en el resistor  V R, V 

Corriente (MEDIDA) I, mA

Potencia aparente P A VA

Potencia real P, W 

Factor de potencia FP

 Angulo de fase,    grados

100 100

Tabla 10. Determinación del factor de potencia con osciloscopio 14

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 Resistencia (valor nominal) R, Ω

Capacitancia (valor nominal) C, µF

100

5

100

10

Distancia entre puntos cero d, cm

 Ancho de la onda senoidal D, cm

 Angulo de fase (calculado)   , grados

Factor de potencia (calculado) FP , %

15

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 PROCEDIMIENTO 6 Objetivos 1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RLC serie  Z   R

2

  X  L  X C  2 .

MATERIAL NECESARIO Instrumentos 

Multímetro Digital



Generador de funciones

Resistor 

1 de 2 kΩ, ½ W, 5%

Capacitor 

 1 de 0.022 µF

Inductor 

 Inductor de 100 mH

1. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 8a. Ajuste el generador en su voltaje de salida más bajo.

CH 1

 L 1

100mH  A CH 2 (disparo) 1

2k 

10V  p   p 5 KHz  B

Tierra del osciloscop io

Figura 8a. 2.

Encienda el generador de funciones. Aumente el voltaje de salida hasta que V AB = 10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento. Verifíquelo de vez en cuando y ajústelo si es necesario.

16

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 3. Mida el voltaje en el resistor, V R, y en el inductor, V L. Registre los valores en la tabla 11 para el circuito RL. Apague el generador. 4. Calcule la corriente en el circuito con el valor medido de V R y el valor nominal de R. Anote la respuesta en la tabla 11 para el circuito RL. 5. Con el valor calculado de I y el valor medido de V L , calcule XL. registre su respuesta en el renglón “RL” de la tabla 11. 6. Calcule la impedancia total del circuito con dos métodos: la ley de Ohm (con el valor calculado de I y el voltaje aplicado, V AB) y la fórmula de la raíz cuadrada (con R y XL). Escriba sus respuestas en el renglón “RL” de la tabla 11. 7. Añada un capacitor de 0.022 µF en serie con el resistor y el inductor, como en el circuito de la figura 8b.

A

 L1 100mH 

C 1  F  0.022 

 R1 2k  B

Figura 8b.

8. Encienda el generador. Revise si V AB = 10 V. Mida el voltaje en el resistor, V R, en el inductor, V L , y en el capacitor, V c. Registre los valores en el renglón “RLC” de la tabla 11. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador de funciones. 9. Calcule I y  XL como en los pasos 4 y 5. De igual modo, con el valor medido de V c y el valor calculado de I, obtenga la reactancia capacitiva del circuito. Anote la respuesta en el renglón “RLC” de la tabla 11. 10. Calcule la impedancia, Z, del circuito con dos métodos: la ley de Ohm (mediante V AB e I) y la fórmula de la raíz cuadrada (con R, Xc y  XL). Registre sus respuestas en el renglón “RLC” de la tabla 11. 11. Retire el inductor del circuito y deje sólo el resistor en serie con el capacitor como en la figura 8c.

17

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 C 1 0.022  F  A

 R1 2k  B

Figura 8c. 12. Encienda el generador de funciones. Revise V AB y ajústelo si es necesario. Mida V R y VC. anote los valores en el renglón “RC” de la tabla 11. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador. 13. A partir de los valores medidos de V R y V C y el valor nominal de R, calcule la corriente, I, en el circuito. Después, con el valor calculado de I, determine Xc. Registre sus respuestas en el renglón “RC” de la tabla 11. 14. Calcule la impedancia total del circuito con dos métodos: la ley de Ohm (mediante V AB e I) y la fórmula de la raíz cuadrada (con R y Xc). Anote sus respuestas en el renglón “RC” de la tabla 11. Tabla 11.Determinación de la impedancia de un circuito RLC serie Componente R,Ω

L,mH

C,µF

Voltaje aplicado V  AB, Vpp

RL

2k

100

X

10

RLC

2k

100

0.022

10

RC

2k

X

0.022

10

Circuito

Voltaje en el resistor  V R, Vpp

Voltaje en el inductor  V L, Vpp

Voltaje en el capacitor  V C, Vpp

Reactancia, Corriente I, mA

Ω

Ind  XL

X

X

Cap.  XC

Impedancia Z, Ω Ley de Ohm

Fórmula de la raíz cuadrada

X

X

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Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1

PROCEDIMIENTO 7 Objetivos 1. determinar la impedancia de un circuito que contiene una resistencia, R, en paralelo con una inductancia, L, en paralelo con una capacitancia, C. MATERIAL NECESARIO Instrumentos 

Generador de funciones



Osciloscopio

Resistores 

1 de 2 kΩ, ½ W



1 de 10 kΩ, ½ W

Capacitor 

 1 de 0.022 µF 

Inductor 

 Inductor de 100 mH

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Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1 1. Con el generador de funciones apagado y los interruptores de S1 a S3 , abiertos, arme el circuito de la figura 9. El canal 2 del osciloscopio se conecta al resistor indicador. Midiendo la caída de voltaje en Rindic.  Y según la ley de Ohm, la corriente en el circuito se puede calcular en forma indirecta. 2. Encienda el generador. Incremente el voltaje de salida, V, hasta V = 10 V PP A 5 kHz. Mantenga este voltaje en todo el experimento. De vez en cuando compruebe el voltaje y ajústelo si es necesario. 3. Cierre S1. Compruebe que V= 10 V pp y ajuste si es necesario. Mida la corriente y el ángulo de fase. Como S2 y S3 están abiertos, la única corriente en el circuito es la del resistor, IR. Registre el valor en la tabla 12. Abra S1. 4. Cierre S2. Compruebe que V= 10 V pp. Mida la corriente y el ángulo de fase. Puesto que S1 y S3  están abiertos,  la única corriente en el circuito es la del inductor, IL. Anote su valor en la tabla 12. Abra S2. 5. Cierre S3. Compruebe V y ajuste si hace falta. Mida la corriente y el ángulo de fase. dado que S1 y S2 están abiertos, la única corriente en el circuito es la de la rama del capacitor, IC . Escriba su valor en la tabla 12. 6. Cierre S1 (S3 sigue cerrado). Verifique que V= 10 V PP. Mida la corriente y el ángulo de fase del circuito. Con S1 y S3 cerrados y S2 abierto, la corriente en el circuito es la suma de IR e IC, o sea IRC. Registre el valor en la tabla 12. Abra S3. 7. Cierre S2 (S1 continúa cerrado). V  = 10 Vpp. Mida la corriente del circuito. Con S1 y S2 cerrados y S3 abierto, la corriente en el circuito es la suma de IR más IL , es decir IRL. Anote el valor en la tabla 12. 8. Cierre S3. Ahora S1 , S2 y S3 están cerrados. Compruebe V. Mida la corriente y el ángulo en el circuito. Dado que los interruptores de todas las ramas del circuito están cerrados,  el amperímetro medirá la corriente total, IT  ,  del circuito RLC en paralelo. Registre el valor en la tabla 6. Abra todos los interruptores y apague el generador de funciones. 9. Calcule la corriente de línea, IT  , con los valores medidos de IR , I L e IC y la formula de la raíz cuadrada. Escriba su respuesta en la tabla 12. 10. Con el valor medido de V   (debe ser de 10V pp) y el valor medido de IT  ,  calcule la impedancia del circuito e indique si éste es inductivo, capacitivo o resistivo. Registre sus respuestas en la tabla 12. 11. Calcule el ángulo de fase y el factor de potencia en el circuito RLC  en paralelo e indique si tiene un factor de potencia en adelanto o en retraso. Anote sus respuestas en la tabla 12.

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Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423 UNIDAD 1

CH 1 (disparo)

 L 1

100mH 

 R 10V  

5 KHz  S1

C 1

1

0.022   F 

2k  S2

S3

 R indic.

10 CH 2

Figura 9

.

Tabla 12.Determinación de la impedancia de un circuito RLC en paralelo Voltaje aplicado V, VPP

Corriente y fase en el resistor  IR , mApp

Corriente y fase en el inductor  IL , mApp

Corriente y fase en el capacitor  IC , mApp

Corriente y fase en el resistor y en el capacitor  IRC , mApp

Corriente y fase en el resistor y en el inductor  IRL , mApp

Corriente total y fase en el circuito RCL(medidas) IT  , mApp

Corriente total (calculada con la fórmula de la raíz cuadrada) IT  , mApp

Impedancia del circuito Z ( R, L o C) Ω

10 V

Factor de potencia ____________%

¿En retraso/en adelanto? _________ Angulo de fase (grados) ____________

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