Circuitos de corriente alterna

Física. Circuitos. Resistencias. Condensador

  • Enviado por: Hamlet
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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PRACTICA 2. CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

Objetivos: En esta práctica se introducen por primera vez circuitos trabajando con señales alternas. Los circuitos que se examinan son los circuitos R-C como filtros y circuitos rectificadores de media onda que emplean un diodo. Una parte muy importante de la práctica es el manejo de un osciloscopio.

Material a utilizar:

1 resistencia de 4.7 K*

1 resistencia de 100 K*

1 condensador de 220 nF

1 osciloscopio

Realización de la práctica:

  • - Señales alternas.

  • La primera parte de la práctica consiste en visualizar en la pantalla del osciloscopio las tensiones alternas y periódicas producidas por los tres generadores de funciones situados en el entrenador: generadores de onda senosoidal, cuadrada y triangular. Asociado al generador de funciones en el entrenador, se encuentran un conmutador para seleccionar el rango de frecuencias, un potenciómetro numerado de 1 a 10 para seleccionar la frecuencia dentro del rango elegido, y otro potenciómetro asociado a cada generador donde se selecciona la amplitud de la onda generada.

    Comprobar que la frecuencia seleccionada en el entrenador para las ondas seleccionadas corresponde con la frecuencia medida mediante el osciloscopio.

    'Circuitos de corriente alterna'

    'Circuitos de corriente alterna'
    'Circuitos de corriente alterna'
    'Circuitos de corriente alterna'

    Onda cuadrada Onda senosoidal Onda triangular

  • Onda triangular. DIAL: 0.1 ms. TIME/DIV (frecuencia entrenador)= [250"1.5k] Hz

  • 23 divisiones.

    T= 23 * 0.1 = 2.3*10-3 s

    f= 1/T= 1/(2.3*10-3)= 454 Hz

    2- Onda senosoidal. DIAL: 0.5 ms. TIME/DIV= [50"250] Hz

    27 divisiones.

    T= 27 * 0.5 ms = 0.0135 s

    f= 1/(0.0135) = 74.07 Hz

    3- Onda triangular. DIAL: 0.5 ms. TIME/DIV= [50"250] Hz

    13 divisiones.

    T= 13 * 0.5 ms = 6.5*10-3 s

    f= 1/(6.5*10-3) = 153.84 Hz

    2.- Filtros R-C:

    Un filtro es un circuito a cuya salida tenemos la señal de entrada sólo si ésta posee una frecuencia dentro de un determinado rango de valores,

    Realizar el montaje de la siguiente figura, donde la amplitud del generador de tensión corresponderá a posición media del potenciómetro.

    'Circuitos de corriente alterna'
    Representar VR(ð), es decir, el valor eficaz de la tensión existente entre los extremos de la resistencia en función de la frecuencia de la señal aplicada. Dicho valor se puede calcular a partir de la tensión pico a pico (medida con el osciloscopio) utilizando la expresión dada en el apartado anterior. Hacer hincapié en el intervalo de frecuencias [5- 5K] Hz.

    A continuación, mediante el mismo proceso anterior, representar Vc (ð), es decir, el valor eficaz de la tensión existente entre los extremos del condensador en función de la frecuencia de la señal aplicada.

    Basta calcular el Vmax, el Vmin, y dos valores intermedios. El Vmax del condensador se obtiene para valores de la frecuencia bajos, Vmax = 3.7 * 0.2 = 0.74 V, ð ð 21.739 Hz. El Vmin del condensador se obtiene para valores de la frecuencia altos, Vmin = 0.005 V, ð ð 20000 ðz. Valores intermedios: V1 = 0.0095 V y ð1 = 9090.909 Hz, V2 = 0.115 V y ðð ð 625 ðz.

    El Vmax de la resistencia se obtiene para valores de frecuencia altos, Vmax = 1 V, ð =20000 Hz. El Vmin de la resistencia se obtiene para valores de frecuencia bajos, Vmin = 0.4 V, ð ð 20 Hz. Valores intermedios: V1 = 1 V y ð1 = 666.6 Hz, V2 = 1.1 V y ð2=10000 Hz.

    3.- Curva de carga y descarga de un condensador:

    Mediante el montaje de la siguiente figura. y a través del osciloscopio se puede observar la curva a de carga del condensador a través de la resistencia R. En la mitad del ciclo el condensador se carga a una tensión Vg mientras que en la otra mitad del ciclo se carga a -Vg.

    La curva de carga del condensador cuando aplicamos una diferencia de potencial Vg entre sus extremos, partiendo de una tensión - Vg en t = 0 sg, corresponde a la siguiente expresión:

    Vc(t) = -Vg * (1 - 2 * exp(- t / ð ))

    donde ð es la constante de carga del condensador y vale RC. Considerando esta expresión, se obtiene que transcurrido un tiempo de carga ðt = 4 ð el condensador se considera cargado al 98% de su valor final. Comprobar que el tiempo de carga (98%) medido mediante el osciloscopio corresponde con el valor dado por la expresión anterior.

    Mediante la teoría obtenemos ð = RC = 1.034 * 10-3 .

    Aplicando la fórmula obtenemos ðt = 4ð = 4 * 1.034 * 10-3

    Contando del osciloscopio obtenemos ðt = 4 * 2 * 10-3 = 8 ms

    Hay una pequeña diferencia debida a que en la teoría es 1.034 y contando obtenemos 2 al no poder precisar más.