Corriente Alterna

CORRIENTE ALTERNA

Lizeth Ochoa1, Laura Vargas2, Oscar Talero3.

1 Ingeniria Ambiental Universidad de la Salle Bogotá - Colombia.

2 Ingenieria Ambiental, Universidad de la Salle Bogotá - Colombia

3 Ingenienria Ambiental, Universidad de la Salle Bogotá - Colombia

Resumen

En esta práctica de laboratorio se estudió el comportamiento y las características eléctricas de los circuitos R-L, R-C y R-L-C en serie a los cuales conoceremos que pasa con el voltaje, la corriente y la intensidad. Se aprendió a usar el vatímetro, a medir el factor de potencia, a estudiar el fenómeno de la resonancia y saber cómo y cuándo poner en corto dependiendo del circuito a utilizar. La corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Palabras claves: corriente, onda, energía, trasmisión, magnitud, dirección

Abstract

In this lab behavior and electrical characteristics of the RL, RC and RLC series circuits to which they know about the voltage, current and intensity was studied. He learned to use a meter to measure the power factor, to study the phenomenon of resonance and know how and when to short circuit depending on the use. The alternating current to electric current in which the magnitude and direction vary cyclically. The waveform of the alternating current most commonly used is that of a sine wave, as a more efficient power transmission is achieved. However, in certain applications other regular shapes such as triangular or square wave is used.

Keywords: current, wave energy, transmission, magnitude, direction

Introducción

Durante este laboratorio se comprobarán los principios de funcionamiento que rigen a los circuitos eléctricos energizados con corriente alterna. Estos circuitos estarán conformados por elementos pasivos, la resistencia, el capacitor y el inductor. Se abarcará desde el uso correcto de los instrumentos de medición para corriente alterna, pasando luego por las características básicas de circuitos conformados por impedancias (RC, RL, serie y paralelo), para luego profundizar en conceptos tales como potencia y respuesta en frecuencia de circuitos RLC.

Figura 1. Símbolos.

En la corriente alterna (CA o AC), los electrones no se desplazan de un polo a otro, sino que a partir de su posición fija en el cable (centro), oscilan de un lado al otro de su centro, dentro de un mismo entorno o amplitud, a una frecuencia determinada (número de oscilaciones por segundo).

Por tanto, la corriente así generada (contraria al flujo de electrones) no es un flujo en un sentido constante, sino que va cambiando de sentido y por tanto de signo continuamente, con tanta rapidez como la frecuencia de oscilación de los electrones.

En la gráfica V-t, la corriente alterna se representa como una curva u onda, que puede ser de diferentes formas (cuadrada, sinusoidal, triangular..) pero siempre caracterizada por su amplitud (tensión de cresta positiva a cresta negativa de onda), frecuencia (número de oscilaciones de la onda en un segundo) y período (tiempo que tarda en dar una oscilación).

Ej: Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud, frecuencia 476'2 Hz (oscil/seg)

También se pueden emplear corrientes combinación de ambas, donde la componente continua eleva o desciende la señal alterna de nivel. Ej: Aplicando las dos señales anteriores, tenemos:

Objetivos

Analizar El comportamiento de los circuitos eléctricos cuando se aplican voltajes variables en el tiempo, así como también que sucede con los elementos pasivos como las resistencias, capacitores e inductancias.

Analizar las oscilaciones electromagnéticas. Amortiguadas de un circuito RLC en serie.

Medir la inductancia en la bobina.

Marco teórico

Se denomina corriente alterna a toda corriente que varia periódicamente en dirección e intensidad de acuerdo con la ley sinusoidal; las corrientes alternas son producidas también por fem alternas. La corriente alterna presenta diferentes comportamientos en resistencias, inductores y condensadores. Cuando se utiliza corriente alterna en un circuito con un condensador la carga fluye continuamente entrando y saliendo de las placas de este, además si la frecuencia de la CA es grande el condensador prácticamente no impide la circulación de la corriente. Inversamente una bobina tiene normalmente una resistencia pequeña cuyo efecto sobre la corriente es mínima, pero debido a la variación continua de la corriente se produce dentro de ella una fuerza contra electromotriz que se opone al flujo de la corriente, fuerza que es proporcional al ritmo de variación de la corriente (frecuencia).

Circuito resistivo: Consideramos una resistencia como único elemento de un circuito, de modo que la caída de potencial (voltaje) a través de ella es:

V(t)= V_o sen ωt

Donde V_o, es el voltaje máximo.

La corriente en la resistencia es,

Figura 2. Circuito resistivo.

Y la corriente para este circuito es,

i(t)=(V_o sen ωt )/R= I_o sen ωt

Donde I_o, es la corriente máxima.

Estas ecuaciones de V_o e I_o indican que en una resistencia la corriente y el voltaje alcanzan sus valores cero y pico al mismo tiempo. Luego, en una resistencia la corriente y el voltaje están en fase. Sus fasores presentan la misma dirección y sentido rotando con la misma frecuencia angular, ω.

Figura 3. Corriente y voltaje están en fase.

Circuito inductivo: Consideremos la parte de un circuito que contiene una inductancia pura L.

Figura 4. Circuito inductivo.

El voltaje instantáneo en la autoinducción es,

Y está relacionado con la corriente de acuerdo a:

Para obtener la corriente, integramos la expresion.

Es decir: En un inductor la corriente se atrasa en 90° con respecto al voltaje, o bien el voltaje se adelanta en π/2 con respecto a la corriente.

Figura 6. Un inductor la corriente se atrasa 90° con respecto al voltaje.

Circuito Capacitivo: Consideremos la parte de un circuito que contiene un condensador

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