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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD: CARRERA: PARALELO: DOCENTE: NOMBRE:

Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática Ingeniería Civil 1 Msc. Luis Guerra Iván Darío Simbaña Vinueza

FECHA DE INICIO: FECHA DE ENTREGA: ASISTENTE: INFORME:

11/12/2018 18/12/2018 Lic. Claudia Tonato N° 8

TEMA: Comportamiento de una bobina en corriente continua y en corriente alterna OBJETIVOS: 1. Analizar el comportamiento de una bobina en un circuito de corriente continua y en otro de corriente alterna. 2. Deducir experimentalmente la impedancia de una bobina en corriente alterna. 3. Determinar la reactancia inductiva y la inductancia de las bobinas. COMPORTAMIENTO DE UNA BOBINA EN CORRIENTE CONTINUA Y EN CORRIENTE ALTERNA Universidad Central del Ecuador [email protected] RESUMEN En la presente práctica se analiza el comportamiento de una bobina sometida a un paso de corriente continua en un circuito y en otro el paso de una corriente alterna. Para dicho análisis se arma un circuito de corriente continua y otro con una corriente alterna, en los cuales se mide las intensidades de corriente en la bobina con ayuda de un amperímetro para voltajes de 4, 8 y 12 voltios. Se determina la reactancia para ambos circuitos. Palabras clave: Bobina-corriente-reactancia ABSTRACT In this practice, the behaviour of a coil subjected to a direct current in one circuit and an alternating current in another circuit is analysed. For this analysis, a direct current circuit and an alternating current circuit are built, in which the current intensities in the coil are measured with the help of an ammeter for voltages of 4, 8 and 12 volts. The reactance is determined for the two circuits. Keywords: Coil-current-reactance

1. 2. INTRODUCCIÓN 2.1. Diferencia entre corriente continua y alterna La principal diferencia entre la corriente continua y la corriente alterna es que la corriente continua es constante en el tiempo mientras que la corriente alterna varía periódicamente en el tiempo como se puede observar en la siguiente gráfica:

Figura 1. Corrientes DC y AC en función del tiempo [1] 2.2. Función de una bobina en un circuito de corriente continua y en un circuito de corriente alterna. Una bobina en una corriente alterna, introduce una oposición denominada reactancia inductiva “XL” la misma que es directamente proporcional al coeficiente de autoinducción (L), cuyo valor se mide en henrios (H), y a la pulsación de la corriente. El ángulo de fase de la bobina en corriente alterna es de 90°.

Al permanecer constante la tensión en los extremos de la bobina, no tienen lugar en ella fenómenos de autoinducción y en consecuencia se comporta como un cortocircuito. [2] 2.3. Definición de impedancia, reactancia, reactancia inductiva, ecuaciones y unidades de medida.  Impedancia: es la oposición que ofrece un dispositivo o circuito al flujo de corriente alterna. Es la resultante de las componentes de Resistencia y Reactancia en un circuito. 2 2 Z =√ R + X Siendo: R: Resistencia [Ω] X: Reactancia [Ω]  Reactancia: es la oposición no resistiva al paso de la corriente alterna, puede ser por inductores(bobinas) y condensadores, se mide en Ohmios.  Reactancia inductiva: es la capacidad que tiene un inductor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna. [3] X L=2 πfL Dónde: X L : Reactanciainductiva [Ω ] f : frecuencia [ Hz ] L: Inductancia [ H ] 2.4. Teoría de los fasores, utilidad.

Un fasor es la respresentación gráfica de un número complejo, que se utiliza para representar una oscilación. Se utilizan directamente en la óptica, ingeniería de telecomunicaciones, electrónica y acústica.

Figura 2. Fasores [4] Los fasores generalmente se utilizan para resolver problemas donde hay que sumar ondas de la misma frecuencia, pero de fases y amplitudes diferentes. Para su resolución se dibuja un fasor para cada onda y se aplica una suma vectorial Se puede usar fasores en voltaje, corriente y resistencia y por ello sirve para resolver circuitos con capacitores e inductores, con valores de su impedancia, pero colocados como número imaginario (que en la ingeniería se escriben como una “j” y no como una “i”). [4] 3. METODOLOGÍA Y MATERIALES 3.1. Materiales  Fuente de corriente continua (-).  Fuente de corriente alterna (~)  Voltímetro corriente continua, A ± 0.5 V  Amperímetro corriente continua, A ±0.05 mA  Voltímetro corriente alterna, A ±0.5V  Amperímetro corriente alterna, A ±0.05 mA

 Bobinas inductores  Reóstato.  Material de conexión 3.2. Metodología  Corriente continua: 1) Armar el circuito utilizando la fuente de corriente continua y la bobina. 2) Con los controles, dejar pasar corriente para leer en el voltímetro 4, 8, 12 voltios. Registrar la respectiva intensidad de corriente. Repetir con la segunda bobina o inductor. 3) Reportar los valores medidos en la Tabla 1.  Corriente alterna: 1) Armar el circuito para corriente alterna incluyendo el reóstato como consta en la ilustración inicial. 2) Conectar la fuente de corriente alterna y moviendo el cursor del reóstato, medir la intensidad de corriente para caídas de potencial se recomienda para esta práctica usar 4, 8 y 12 voltios. 3) Registrar los valores medidos en cada bobina o inductor en la Tabla 2. 4. REGISTRO DE DATOS 4.1. Tablas Tabla 1. CORRIENTE CONTINUA BOBINA V I V/I (V) (mA) (Ω ) 4 8 500 1 (550 Ω) 8 15 533 12 23 522 Tabla 2. CORRIENTE ALTERNA BOBINA V I V/I (V) (mA) (Ω ) 4 1 4000 1 (550 Ω) 8 1.65 4848 12 2.3 5217

4.2. Cálculos típicos  V/I 4 V = V =500 Ω 8 I I 1000 5. CUESTIONARIO 1) Analizar los valores tabulados en la última columna de cada tabla, indicar las unidades de medida y explicar a qué magnitud física eléctrica corresponde. Las unidades de medida obtenidas son Ohmios [Ω]. Dicha unidad corresponde a una magnitud física de oposición a la corriente, al ser una bobina en una corriente continua este valor es de una resistencia R, mientras que para una corriente alterna dicha magnitud corresponde a la reactancia inductiva X L

alterna, mientras que la frecuencia en la corriente directa tiende a ser cero. 3) Con los datos de la Tabla 2, calcular la reactancia inductiva de cada bobina, qué unidades de medida tiene. V X L1= I 4 X L1= 1 1000 X L1=4 000 Ω XL

[Ω ] 4000 4848 5217

2) Comparar los valores registrados en la última columna de la Tabla 1 con los valores reportados en la última columna del segundo cuadro. Cuáles son mayores y explicar por qué se da esta diferencia, si la hay. Los valores de la Tabla 1 poseen una mayor intensidad de corriente que los valores de la Tabla 2 por lo que para mismo valor de voltaje se obtiene una menor oposición al flujo de corriente en la Tabla 1. Los valores de reactancia inductiva obtenida para la Tabla 2 son mayores, puesto que están afectados por una frecuencia mayor que cero debido a la corriente

X L=

X L1 + X L2 + X L3 3

X L=

4000+ 4848 + 5217 3

X L=4688.33 Ω

Unidades de medida X L=

[V] = [Ω] [ A]

4) Con el valor de la reactancia inductiva, determine la inductancia de cada bobina, indique las unidades de medida. L=

XL 2 πf

Donde:

X L=reactancia inductiva ,en ohmio[ Ω] W =velocidad angular , en

[ ] rad s

f =frecuencia , en hercios [Hz ] L=inductancia ,en Henrio [ H ]



4000 L1 = 2 π∗60 L1=10.61 H XL (Ω ) 4000 4848 5217

L (H) 10.61 12.86 13.84



 L +L +L L= 1 2 3 3 ( 10.61+ 12.86 + 13.84) L= 3 L=12.44 H 5) De los resultados obtenidos en la práctica, deduzca qué comportamiento ha tenido la bobina en el circuito de corriente continua y qué comportamiento en el de alterna. En la corriente continua, los valores obtenidos como oposición al flujo de corriente eléctrica son similares al valor de la impedancia dada de la bobina la cual fue de 550Ω. En el circuito de corriente alterna, la bobina presenta una mayor oposición al flujo, la misma que varía de acuerdo al voltaje e intensidad de corriente en el circuito.

6. CONCLUSIONES 

Una bobina no es solo un elemento inductivo, sino que



también posee cierta cantidad de resistencia La bobina en un circuito de corriente alterna produce un campo magnético debido al paso de corriente eléctrica, provocando pérdida de voltaje en el paso de corriente eléctrica. Una bobina presenta mayor oposición a un flujo de corriente alterna que a un flujo de corriente continua. La oposición que ejerce la bobina al paso de corriente depende del Voltaje y la corriente en el circuito. En un circuito en el que solo exista una bobina como elemento conectado en el circuito, es decir no posee resistencias, ni capacitores en este caso el valor de la impedancia será igual al valor de la reactancia inductiva para el caso de una corriente alterna y será igual a una resistencia para el caso de una corriente continua.

7. REFERENCIAS [1]Tipos de corriente eléctrica. http://www.curtisphotographics.com/tiposde-corriente-electrica/tipos-de-corriente-elctrica-mediciones-el-ctricas-dise-oelegante-tipos-de-corriente-electrica/ [2]Bobinas. https://www.slideshare.net/AlmuPe/corrien te-alterna-60163951 [3]Reactancia eléctrica. https://www.ecured.cu/Reactancia_el %C3%A9ctrica#Reactancia_inductiva [4]Fasores. https://prezi.com/ylqprxartrfv/que-esfasor-para-que-nos-sirve...