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Laboratorio de Circuitos Eléctricos 2 - Instructor: José Molina

Lección 2: La Corriente Alterna Laboratorio de Circuitos eléctricos- Instructor José Molina , Sección: lunes: 1500 David Alejandro Zuniga Castro 20171004240, Siavash Jared Andino 20151000141, Alfredo Amador RESUMEN: Los valores bajos de corriente alternada y diferentes frecuencias son difíciles de medir con amperímetros de CA. Por lo que utilizamos un método indirecto para medir esas corrientes. Se conecta un pequeño resistor sensor de valor conocido en serie con la carga eléctrica y se mide la tensión en los bornes de ese resistor. Luego se calcula la corriente aplicando la ley de Ohm. PALABRAS CLAVE: capacitor, corriente, reactancia, frecuencia.

I.

INTRODUCCION

En el presente informe se expondrán los resultados experimentales obtenidos en el Estudio de la determinación de valores bajos de corriente alterna que circula en un circuito; conjuntamente se profundizara en el análisis de los capacitores en CA. II.

OBJETIVOS

Al completar este experimento, usted habrá aprendido a: 1.1 Determinar el valor de pico de la corriente, a partir de medición de la tensión con el osciloscopio. 1.2 Determinar el valor eficaz de la corriente a partir del valor pico. 1.3 Determinar indirectamente la corriente con el método de medir la tensión en bornes de un resistor de valor conocido. 1.4 Determinar el valor de la reactancia capacitiva a partir de los valores medidos de tensión y corriente. 1.5 Medir el ángulo de fase entre la corriente y la tensión. III. MARCO TEORICO

La Corriente Alterna: La c. a. consiste en un movimiento oscilatorio de los electrones. Estos no se desplazan a lo largo del hilo conductor y simplemente oscilan respecto a un punto. El campo electro-magnético que crean los e- con sus oscilaciones se desplaza por el hilo a la velocidad de la luz (c= 3·10 8 m/s) y a esa velocidad se desplaza la señal eléctrica. Es como si los efectos eléctricos se transmitieran por "corre bola" al otro lado casi instantáneamente. La intensidad de una corriente alterna se debe al mayor o menor número de electrones que oscilan en cada sección del conductor. Su medida la da la carga en culombios que atraviesan la sección del conductor en un segundo, y su unidad es el amperio. La corriente alterna se puede trasladar a grandes distancias, minimizando el efecto de la resistencia de los cables, bajando la intensidad a la que se traslada. Al mismo tiempo que se baja la intensidad se sube el potencial, por eso se transporta en líneas de alta tensión. Para subir y bajar el voltaje se usan transformadores. Los transformadores no se pueden usar con corriente continua.

IV. MATERIALES Y EQUIPOS

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 1

Laboratorio de Circuitos Eléctricos 2 - Instructor: José Molina

   

1 Osciloscopio de dos canales 1 Generador de funciones 1 Computador base PU-2000 1 Tarjeta de circuito impreso EB-103 V.

PROCEDIMIENTOS

PROCEDIMIENTO #1 1. Ponga el índice de experimentos en 3 (vea la Información General). 2. Conecte el generador de funciones al resistor de 1000 ohmios R3 como en la Fig. 1. Conecte el canal 1 del osciloscopio al terminal superior de R3 y el canal 2 al terminal superior del resistor de 10 ohmios R2. Al canal 1 lo usaremos para medir tensión y al canal 2 para medir corriente. El conductor de masa del osciloscopio debe conectarse como se indica.

3. Ponga al generador de funciones en 1000Hz y su tensión de salida en 6Vp-p. Mida las tensiones con el osciloscopio y transforme la tensión del canal 2 en corriente. Anótelas en la Fig. 2. 4. Repita las mediciones con frecuencias de 250Hz, 500Hz y 2500Hz. Anote sus resultados en la Fig. 2.

PROCEDIMIENTO #2 1. Conecte la salida del generador de funciones al terminal superior del capacitor C2 de 1MF, como se indica en la Fig. 3. Conecte el canal 1 del osciloscopio al terminal superior de C2 y el canal 2 al terminal superior de R2 (de 10 ohmios) para medir la corriente. Conecte un puente en serie con C2. 2. Ponga el generador de funciones a 4 voltios de salida con frecuencia de 1000Hz. 3. Mida las tensiones de los canales 1 y 2 del osciloscopio y transforme la lectura del canal 2 en corriente. Anótela en la Fig. 4. 4. Lea con precisión el periodo de la tensión alternada y la diferencia de tiempo entre los instantes de cruce del cero de las ondas de corriente y tensión. Anótelos en la Fig. 4. 5. Ajuste la perilla variable del control de base de tiempo para que un ciclo de la onda de tensión ocupe 9 divisiones del eje horizontal de la pantalla. Con esto, el osciloscopio queda Calibrado a 40 por división. 6. Determine el ángulo de fase entre los puntos de cruce del cero de la tensión y de la corriente, y anótelo en la Fig. 4. Frec

Voltios

Voltios

Corrient

Periodo

Diferenci

Fase

Xc

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 2

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Canal 2

Grado s

2mS

a De Tiempo O.5mS

90

323.3

3.2mA

1mS

0.24mS

86.4

116

0.1A

0.1mS

16 µs

57.6

30

0.6mS

108

. En Hz 500

Canal 1

e

Seg.

4

0.12

12mA

100 0 10K

4

0.32

4

1

Ohms

500

4

26mV

2.6mA

C2=1M F 2mS

100 0 10K

4

50mV

5mA

1mS

0.24mS

86.4

1528.4 6 790

4

0.4V

40mA

0.1mS

21 µs

75.6

90

C2=1M F

7. Repita las mediciones para las frecuencias de 300Hz y 10KHz y anótelas en la Fig. 4. 8. Calcule la corriente para cada frecuencia, y luego la reactancia Xc dividiendo la tensión en bornes del capacitor por la corriente y despreciando la caída de tensión sobre R2.

X C=

V Canal 1 Corriente

9. Arme el circuito con el capacitor C3 de 0.15MF en lugar de C2, como se indica en la Fig. 5 y repita la secuencia anterior de mediciones y cálculos. Anótelos en la Fig. 4 10. Observe los cambios que se produjeron en el osciloscopio. ¿Qué Cambio se ha introducido en el circuito? 11. Mida la tensión y la corriente en C3, a una frecuencia de1000Hz. Tensión sobre C3 =50mV Corriente por C3 =40mA

12. Con los valores medidos de tensión y corriente, calcule la reactancia y la capacidad del nuevo C3. Reactancia de C3 =790 Nuevo valor de C3 = 1Mf

VI. SIMULACIONES C2 1KHZ

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 3

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C2 500 HZ

C2 10KHZ

C3 500HZ

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 4

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C3 1KHZ

C3 10KHZ

VII. ANALISIS DE RESULTADO Se puede observar que los datos que se obtuvieron al realizar los pasos 2 y 3 el valor de la corriente no cambian al igual que el valor del voltaje. • Tanto la onda sinusoidal del canal 1 y 2 se mantuvieron en fase al realizar los paso 1 y 2. • Al conectar el capacitor nos dimos cuenta que los valores de fase, reactancia y corriente tomaban valores distintos.

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 5

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VIII. CUESTIONARIO a) Analice la influencia de la frecuencia sobre la reactancia. Las señales en corriente alterna se ven afectadas por el cambio de frecuencia así como los capacitores aumentando o disminuyendo su valor de impedancia b) ¿Cuál fue la diferencia de fase medida? Explique toda diferencia de los 90 grados. En corriente alterna la corriente en un capacitor se encuentra desfasada 90° por delate del voltaje, esto implica que el valor máximo del voltaje está retrasado c) ¿La Ley de Ohm es válida para los capacitores? La ley de Ohm es válida en un capacitor si se trabaja con corriente alterna ya que el capacitor se puede expresar en un fasor, si es corriente directa no se cumple la ley de ohm d) ¿Qué influencia ejerce sobre la reactancia una reducción del valor del capacitor? Al variar la frecuencia en el capacitor también varié la corriente y el voltaje en él.

IX. CONCLUSIONES



Se concluyó que las ondas del canal uno y dos están en fase cuando solo hay carga resistiva la corriente se desfasa al tener una reactancia capacitiva en el circuito. David Zuniga.



Se concluye que los circuitos desfasadores que utilizan capacitores no pueden operar a altas frecuencias, pues en estas condiciones la reactancia capacitiva es cero, esto es, un cortocircuito. Por tanto la diferencia de fase entre la señal de entrada y de salida se reduce hasta ser cero, o lo que es lo mismo, entran en fase. Siavash Andino.



Ya que el circuito estaba conectado en serie el voltaje era divido y se quedaba en su mayor parte en el capacitor y dado que se trabajó con corriente alterna la resistencia no es influenciad por la frecuencia a diferencia del capacitor. Alfredo Amador.

X.

REFERENCIAS

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 6

Laboratorio de Circuitos Eléctricos 2 - Instructor: José Molina

[1]

«Cnice,» [En línea]. http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/electricidad3E/quees3.htm.

Ingeniería Eléctrica Industrial-UNAH 7

Available:...