Laboratorio De Fisica III

Corriente Alterna

1) Objetivos

Tener concepto sobre la corriente alterna (AC).

Familiarizarnos con los dispositivos que se utilizan para generar corriente alterna y además de cómo funciona un circuito RL.

Estudiar el comportamiento de una lámpara fluorescente.

Realizar la medición de la inductancia de un reactor, así como la potencia disipada a través de él.

2) Fundamento Teorico

Corriente Alterna

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA

Ecuaciones básicas que se utilizan en corriente alterna:

Algunos tipos de oscilaciones periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la oscilación sinusoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:

La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Mediante la teoría de los números complejos se analizan con suma facilidad los circuitos de alterna.

Las oscilaciones periódicas no sinusoidales se pueden descomponer en suma de una serie de oscilaciones sinusoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las series de Fourier.

Su transformación en otras oscilaciones de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores.

Oscilación senoidal

Una señal sinusoidal, , tensión, , o corriente, , se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos, como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:

Donde:

Es la amplitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico),

: La pulsación en radianes/segundo,

: El tiempo en segundos, y

: El ángulo de fase inicial en radianes.

La fórmula anterior también se suele expresar como:

Donde f es la frecuencia en hertz (Hz) y equivale a la inversa del período

Representación fasorial

Una función sinusoidal puede ser representada por un número complejo cuyo argumento crece linealmente con el tiempo, al que se denomina fasor o representación de Fresnel, que tendrá las siguientes características:

Girará con una velocidad angular ω.

Su módulo será el valor máximo o el eficaz, según convenga.

La razón de utilizar la representación fasorial está en la simplificación que ello supone. Matemáticamente, un fasor puede ser definido fácilmente por un número complejo, por lo que puede emplearse la teoría de cálculo de estos números para el análisis de sistemas de corriente alterna.

Una bobina conectada a un generador de corriente alterna

La ecuación del circuito es suma de fem igual a intensidad por resistencia, como que la resistencia es nula

-L di/dt+V_o Sen(ωt)=0

Integrando esta ecuación obtenemos i en función del tiempo

i_L=-V_o/ωL cos⁡〖(ωt)〗=V_0/ωL sen(ωt-π/2)

La intensidad iL de la en la bobina está retrasada /2 respecto de la diferencia de potencial entre sus extremos vL. La relación entre sus amplitudes es

I_L=V_L/ωL

Con VL=V0, la amplitud de la fem alterna

3) Procedimiento

Materiales

Un voltímetro de C.A Un multímetro digital

Cables

Una Caja que contiene:Una lampara flourescente,un arrancador y un reactor

Procedimiento Experimental

Primera parte: Funcionamiento de una lámpara fluorecente

Primeramente, conectamos la tensión de línea de los puntos M y N o enchufe. Cuando observamos detenidamente el tubo nos dimos cuenta de que éste no encendía.

Luego unimos los puntos Q y S con un cable. Entonces observamos una pequeña cantidad de luz visible pero en realidad la lámpara aún no encendía.

Por último desconectamos al mismo tiempo los cables Q y S y al fin la lámpara enciende. Al desconectar los cables se produce un cambio brusco en el valor de la corriente lo cual origina una fuerza electromotriz inducida entre los bornes del reactor y por lo tanto la gran diferencia de potencial entre los filamentos de la lámpara. Es gracias a esta potencial que hace que los electrones adquieran la energía suficiente para ionizar los gases que se encuentran en la lámpara y por lo tanto hacer que ésta encienda. Usualmente los pasos (2) y (3) son realizados por el arrancador.

Cuando se establece el siguiente circuito:

Se observa el rápido encendido de la lámpara Ahora la lámpara está conectada al arrancador y su funcionamiento se explica de la siguiente manera:

Primeramente se establece la misma diferencia de potencial tanto entre los electrodos del arrancador como entre los filamentos de la lámpara, el cual es suficiente para ionizar el gas del arrancador y hacer circular una corriente sobre él calentándose así el elemento bimetálico; éste al dilatarse, cerrará entonces el circuito. Es en ese momento cuando empieza el calentamiento de los filamentos dela lámpara y se establece una corriente a través del tubo que hará disminuir la corriente que circula por el arrancador; por lo tanto el elemento bimetálico se contraerá y el circuito del arrancador se abrirá automáticamente, produciéndose entonces por inducción en el reactor una gran diferencia de potencial entre los filamentos de la lámpara y por lo tanto se dará el encendido de la misma.

4) Cálculos y Resultados:

A. Segunda parte: Medición de la inductancia del reactor

Datos Obtenidos

Midiendo la resistencia del reactor , voltaje e intensidad de corriente:

RL = 45.5 Ω

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