Práctica de Resonancia en Circuito de Corriente Alterna PDF

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Bases Físicas del Medio Ambiente, cuaderno de prácticas obligatorio sobre resonancia en circuito de corriente alterna....

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-PRÁCTICA DE RESONANCIA EN CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERNAGrado en Ciencias Ambientales Bases Físicas del Medio Ambiente I

OBJETIVOS -Observar el fenómeno de resonancia en un circuito de corriente alterna. -Realizar medidas de voltaje frente a frecuencia usando un osciloscopio.

FUNDAMENTO TEÓRICO Un generador de corriente alterna, trata de una espira conductora que gira en el seno de un campo magnético que induce en ella una fuerza electromotriz, si la espira no está cerrada por completo, entre los extremos libres aparece una diferencia de potencial. Al contrario que en los circuitos de corriente continua, en lo que la corriente es constante y circula siempre en el mismo sentido, en los de corriente alterna la corriente va cambiando periódicamente de valor y además circula alternativamente en un sentido y en el opuesto. La intensidad I que circula por un circuito en serie con resistencia R, autoinducción L y capacidad C, responde a la siguiente ecuación: 𝐼=

𝜀

2 √𝑅 2 +(𝐿ω − 1 ) 𝐶ω

MATERIALES UTILIZADOS -Generador de frecuencia variable. -Cables. -Pinzas de cocodrilo. -Placa de circuitos. -Bobina. -Condensador de 10µF -Osciloscopio.

PROCEDIMIENTO Montamos un circuito serie LC conectando la bobina en serie al condensador, cerramos el sistema conectando la fuente de alimentación de corriente alterna para poder variar su frecuencia y tensión de salida. Utilizamos el osciloscopio para ver la señal de voltaje en los extremos de la bobina. La pantalla del osciloscopio, muestra en el eje horizontal el tiempo, lo que viene siento el período T de la corriente y en consecuencia su frecuencia, mientras que en el eje vertical se muestra el voltaje. En este caso esa tensión será la intensidad I multiplicada por Lω. A la frecuencia de resonancia este voltaje debería mostrar un máximo claro, es decir, las oscilaciones mostradas en la pantalla del oscilador deberían de aumentar claramente, sin cambiar voltajes de salida del generador y sin cambiar escalas del osciloscopio.

Variando únicamente la frecuencia, se observan las variaciones de voltaje, se realiza un barrido de frecuencias para localizar aproximadamente el máximo, para posteriormente recoger los datos de V frente a f de la zona de resonancia.

OBTENCIÓN DE DATOS Se toman los datos de V frente a f, para una salida de tensión que no varía, reflejados en la siguiente tabla y gráfica: f (kHz) 1,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 20 30 40 50 60 70 80 100

V (mV) 4 20 20 30 30 30 70 100 90 70 50 50 30 30

V frente a f 120 100 80 60 40 20 0 1 kHz

5 kHz

6 kHz

7 kHz

8 kHz

9 kHz 20 kHz 30 kHz 40 kHz 50 kHz 60 kHz 70 kHz 80 kHz 100 kHz V frente a f

CALCULO DE LA AUTOINDUCCIÓN.

La siguiente expresión muestra el cálculo de la frecuencia de resonancia, sabiendo que ésta se produce en el máximo, observando la gráfica anterior, este máximo se sitúa en los 30kHz, el condensador es de 10 µF, podemos hallar la autoinducción L. 𝐿ω0 =

1 1 1 → 𝑓0 = → ω02 = 𝐿𝐶 𝐶ω0 2π√𝐿𝐶 𝐿=

1 𝐶ω²

Teniendo en cuenta que ω=2πf. En la frecuencia de resonancia ω=60π rad/kHz. Por tanto 𝐿 =

1

10(60π)

= 5.31 ∙ 10−4 𝐻

CONCLUSIÓN La característica más importante de este circuito es que, manteniendo constante la tensión aplicada en la fuente, el valor de la intensidad que lo recorre es máximo para un determinado valor de la frecuencia, llamado frecuencia de resonancia....