Trabajo Colaborativo 1 Analisis Circuitos Ac

PROCEDIMIENTO 1

Procedimiento Experimental.

Mida los inductores de 47 mH y 100 mH para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 1. Se registran los valores en la tabla.

Con el interruptor de alimentación del generador de funciones en la posición apagado, arme el circuito de la figura 1.

Se realiza el montaje del circuito.

Encienda el generador de funciones y ajuste su salida con el osciloscopio a un valor de 5 Vp-p a una frecuencia de 5kHz. Anote este valor de entrada en la tabla 1, columna Vent.

Se ajusta el Generador de funciones (5 Vp-p, 5kHz), se registra el dato.

Mida los valores de Vp-p en el resistor y el inductor. Recuerde usar el modo ADD y el botón INVERT del osciloscopio para medir en L1. Registre estosm valores en la tabla 1.

Se miden los valores: VR = 4.55 Vpp, VL = 2.06 Vpp

Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Como el resistor y el inductor están en serie, esta corriente calculada para R1 es la misma para L 1.

I=V_R/R ⇒ I=(4.55 v)/(3.3 KΩ) ⟹ I=1.38 mA

Con la caída de voltaje medida en el inductor y el valor de su corriente en serie, calcule y registre la reactancia inductiva en L1.

X_l=V_l/I ⟹(2.06 V)/(1.38 mA) ⟹ X_l=1492Ω

Con la ley de Ohm y la ecuación de reactancias en serie (tabla 2) obtenga la impedancia del circuito. Anote ambos valores en la tabla 1.

Por ley de Ohm la impedancia del circuito será:

Z=V_t/I ⇒ Z=(5 v)/(1.38 mA) ⟹ Z=3623Ω

Por la ecuación de las reactancias la impedancia del circuito será:

Z=√(R^2+X_l^2 ) ⟹ Z=√((3300 Ω)^2+(1492 Ω)^2 )⟹ Z=3621 Ω

Remplace el inductor de 47mH por el de 100 mH medido en el paso 1.

Se realiza el paso en mención.

Repita los pasos del 2 al 7; registre todos los valores en el renglón de 100 mH de la tabla 1.

Se miden los valores: VR = 3.6 Vpp, VL = 3.45 Vpp

I=V_R/R ⇒ I=( 3.6v)/(3.3 KΩ) ⟹ I=1.09 mA

X_l=V_l/I ⟹(3.45 V)/(1.09 mA) ⟹ X_l=3165Ω

Por ley de Ohm la impedancia del circuito será:

Z=V_t/I ⇒ Z=(5 v)/(1.09 mA) ⟹ Z=4587Ω

Por la ecuación de las reactancias la impedancia del circuito será:

Z=√(R^2+X_l^2 ) ⟹ Z=√((3300 Ω)^2+(3165 Ω)^2 )⟹ Z=4572 Ω

Examine la tabla 2. Con los valores de la impedancia (calculados a partir de VL / IL) de la tabla 1, calcule el ángulo de fase θ y la impedancia con las relaciones de ángulo de fase. Llene la tabla 2 para los circuitos con inductores de 47 mH Y 100 mH.

Angulo (47 mH): tan⁡θ=X_l/R ⇒ tan⁡θ=1492Ω/3300Ω ⇒ tan⁡θ=0.45 ⟹24.3°

Angulo (100 mH): tan⁡θ=X_l/R ⇒ tan⁡θ=3165Ω/3300Ω ⇒ tan⁡θ=0.95 ⟹43.8°

Impedancia (47 mH): Z=R/cos⁡θ ⇒ Z=3300Ω/cos⁡〖24.3°〗 ⇒ Z=3620Ω

Impedancia (100 mH):Z=R/cos⁡θ ⇒ Z=3300Ω/cos⁡〖43.8°〗 ⇒ Z=4572Ω

En el espacio bajo la tabla 2 trace los diagramas fasoriales de impedancia de los circuitos respectivos. Si los lados del triángulo se dibujan a una escala determinada, los ángulos de impedancia serán más claros.

Se realizan los diagramas y se adjuntan luego de la tabla 2.

Resultados

Tabla1. Verificación de la formula de la impedancia para un circuito RL.

Valor del inductor mH

Vent

Vp-p

Voltaje

en el

resistor

VR , Vp-p

Voltaje

en el

inductor

VL , Vp-p

Corriente

calculada

VR/R

mA

Reactancia

inductiva

(calculada)

VL/IL ,Ω

Impedancia

del circuito

(calculada),

ley de Ohm

VT/IT ,Ω

Impedancia

del circuito

(calculada), Z=√(R^2+X_l^2 ), Ω

Nominal Medido Vp-p Vp-p Vp-p mA Ω Ω Ω

47 47 5 4,55 2,06 1,38 1492 3623 3621

100 100 5 3,6 3,45 1,09 3165 4587 4572

Valor del inductor mH

Reactancia inductiva

(de la tabla 1)

Ω tanθ = XL/R Angulo de

faseθ , grados Impedancia

Z=R/cos⁡θ Ω

Nominal Medido Ω Grados ° Ω

47 47 1492 0.452 24.3° 3620

100 100 3165 0.959 43.8° 4572

ANALISIS

Para los dos circuitos (47 mH y 100mH), Vemos que la impedancia calculada por ley de Ohm es la misma que la calculada por la ecuación de las reactancias, por lo que podemos comprobar que en este circuito RL, La impedancia Total está dada por la relación:

Al aumentar el valor de la inductancia notamos que aumenta la impedancia total del circuito, ello se debe a que al aumentar la inductancia también aumenta la reactancia de dicha bobina, y esto se traduce en mayor impedancia total del circuito puesto que:

Notamos que el ángulo de fase está dado por la relación ángulo se relaciona con la impedancia total del circuito mediante: aumentar la inductancia notamos que el ángulo de fase también aumenta, esto es lógico puesto ahora la relación de voltaje sobre la bobina (respecto al Voltaje sobre la resistencia) es mayor que en el circuito anterior, entonces el circuito es más inductivo y la corriente tenderá a desfasarse más.

PROCEDIMIENTO 2

Procedimiento Experimental

Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 k Registre los valores en la tabla 3.

Se realiza el paso mencionado.

Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2.

Se realiza el montaje del circuito.

Encienda el generador de funciones y con el canal núm. 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10Vpp a una frecuencia de 5kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para que aparezca un ciclo completo que cubra la retícula en forma horizontal.

Se realiza el paso mencionado.

Observe que la entrada del disparo se debe ajustar en el canal núm. 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todas partes. Así pues, en un circuito en serie la corriente del circuito se usará como punto de referencia, es decir 0° cuando se hagan mediciones y se tracen los diagramas fasoriales. La caída del voltaje en R1 es resultado de la corriente que fluye por el mismo.

Se realiza el paso mencionado.

Ajuste

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