Curvas características voltaje corriente

Electricidad. Vatímetro, amperímetro, resistencias. Factor potencia. Circuito fasímetro monofásico. Lámparas incandescencia. Diodos semiconductores

  • Enviado por: Iván Elguera
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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CURVAS CARACTERÍSTICAS VOLTAJE CORRIENTE

I. OBJETIVO:

Obtener gráficas voltaje - corriente de elementos resistivos y sus características.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO:

El Vatímetro:

Es un instrumento que realiza solo las funciones combinadas del amperímetro y voltímetro y señala directamente la potencia.

se compone de una bobina con una aguja indicadora, unida a ella, que gira alrededor de un eje, de tal modo que puede oscilar en el campo magnético de la segunda bobina, y esta sometida a un resorte cuyo momento recuperador es proporcional al ángulo girado. El par que tiende a hacer girar la bobina es proporcional al mismo tiempo, a la intensidad de corriente que la recorre y al campo magnético proporcional a la intensidad de corriente en la bobina fija.

Por consiguiente si la bobina fija se conecta como el amperímetro, la intensidad que pasa por ella es proporcional a la intensidad total y su campo magnético es proporcional a esta intensidad. Si la bobina móvil se conecta como el voltímetro, la intensidad de la corriente que la recorre es proporcional a la diferencia de potencial entre los bornes de x.

el vatímetro esta provisto de cuatro bornes, dos correspondientes al amperímetro y dos al voltímetro.

Medida del factor de potencia:

el factor de potencia de un circuito monofasico se expresa por la relación entre la potencia real y la potencia aparente (producto de la tensión por la corriente):

cos () = P = P

Pa V .I

De esta definición se deduce un método inmediato para efectuar la medición. El circuito consta de un voltímetro, un amperímetro y un vatímetro, este ultimo mide la potencia real en tanto que los otros dos aparatos se obtiene la potencia aparente Pa = V.I

La precisión del método solo es suficiente cuando se miden cargas muy desfasadas, ya que con un factor de potencia cercano ala unidad los errores de lectura de los instrumentos no pueden considerarse despreciables.

* Fasimetro Monofasico:

La medida del factor de potencia puede efectuarse con los aparatos llamados fasimetros, constructivamente semejante a los ohmetros de bobinas cruzadas, como ellos, poseen un órgano móvil constituido por dos bobinas móviles solidarias entre si y dispuestas en ángulo recto que pueden girar libremente en el campo magnético generado por un bobina fija doble. La bobina fija se ubica en serie en el circuito cuyo factor de potencia quiere determinarse, resultando por tanto, recorrida por su corriente, las bobinas móviles están dispuestas en derivación con el circuito, de modo que reciben de el toda la tensión. en serie con cada una de estas bobinas se disponen, respectivamente, una resistencia de valor elevado y una inductancia de tal forma que las corrientes que la recorren pueden considerarse respectivamente en fase y en cuadratura con la tensión del circuito.

Lamparas de Incandescencia:

conocidos como lamparas de filamentos es una de las aplicaciones mas practicas del efecto térmico de la corriente. Este se compone de una largo filamento (fino) de tungsteno que ofrece una considerable resistencia, el filamento puede tener hasta 60 cm. de largo. cuando mayor sea la resistencia del hilo conductor mayor calor producirá, debido al escaso calibre y gran longitud se produce suficiente calor coma para que el tungsteno se vuelva incandescente y emita una luz casi blanca.

El tungsteno se vaporiza gradualmente y depositayace en una capa negruzca sobre las paredes de vidrio, para impedir esto las lamparas actuales están llenas de un gas inerte como el argón que no reacciona con el metal y evita su vaporización.

Otras aplicaciones del principio de focos incandescentes son: las estufas eléctricas, los fusibles y los hornos eléctricos. los focos incandescentes se fabrican principalmente de tungsteno y molibdeno.

* Las modernas lamparas de incandescencia:

Partes esenciales:

1) Atmósfera Gaseosa:

El filamento de tungsteno en vacío solo se utiliza algunas veces y para potencia de hasta 40 W; a partir de estos limites, todas las lamparas actuales de incandescencia están rellenas de una atmósfera gaseosa, de características químicas neutras y constituida por una mezcla de nitrógeno y argón. El filamento de tungsteno en atmósfera de kriptón, por el elevado costo de este gas, se reserva a lamparas decorativas o cuando se precisan muy buenas características de funcionamiento.

2) Filamento:

se utiliza filamento de tungsteno. La calidad de la lampara depende del enrollamiento del filamento, en las lamparas de alta calidad se emplea el filamento ondulado, que presenta el máximo de superficie de irradiación.

3) Soportes para el filamento:

El filamento se mantiene en posición por medio de alambres de molibdeno, los cuales a su vez van apoyados en un botín de vidrio situado al extremo de una varilla del mismo material.

4) Entradas de corriente:

Los hilos de conexión para la llegada de la corriente constan de tres partes:

- Desde el filamento hasta el cuerpo de vidrio que actúa de soporte, por medio de dos alambres de níquel.

- En el extremo del soporte de vidrio, por medio de dos hilos de una aleación especial de hierro y níquel recubiertos con cobre, que tienen el mismo coeficiente de dilatación que el vidrio, con lo que se consigue que no se pierda el vacío en el interior de la ampolla con el transcurso del tiempo.

- Desde el extremo del soporte de vidrio hasta el casquillo, por medio de dos hilos de cobre

5) Vástago de vidrio:

Por el interior de esta presa, que hace de soporte, pasan los hilos de conexión, antes que el vidrio se solidifique, se cierra herméticamente esta pieza. Este soporte esta provisto de un tubo de evacuación, a través del cual, durante la fabricación de la lampara, se extrae el aire contenido en la ampolla y se le llena la ampolla de gas; este tubo e cierra después y se tapa con el casquillo de la lampara.

6) Ampolla:

La ampolla de la lampara es de cristal y presenta diferentes formas y acabados.

7) Casquillo:

se utiliza generalmente el casquillo de Edison, algunas veces se utilizan también el casquillo de bayoneta. el casquillo se une a la lampara por medio de una masilla de resina artificial.

Resistencia:

Es la señal de la oposición que encuentra el flujo de electrones en su intento de pasar por el conductor.

Los materiales que conducen la electricidad se pueden clasificar en buenos conductores (ofrecen poca resistencia) y en malos conductores (ofrecen gran resistencia).

Para cualquier alambre la resistencia R (medida en Ohmios) esta relacionada con la longitud L (medida en cm) y el área de sección transversal A (medida en cm2) por la ecuación:

R = K . L

A

donde: K = cte. especifica para cada material (resitividad)

Diodos semiconductores:

Cuando los extremos de un conductor eléctrico, por ejemplo un trozo de alambre de cobre , se conectan a los terminales de una batería, la corriente eléctrica fluye a través del mismo, esto significa que existe una gran transferencia continua de cargas negativas, desde la placa negativa hasta la positiva a través del alambre.

Algunas sustancias ocupan una posición intermedia entre los conductores y los aisladores en lo que se refiere a su posibilidad de transmitir la corriente eléctrica. por tal motivo se denominan semiconductores.

El germanio y el Silicio son semiconductores que en la actualidad se utilizan ampliamente en la electrónica, sus propiedades semiconductoras se pueden explicar por el comportamiento de los electrones en los átomos que componen dichos materiales.

El diodo semiconductor de un punto en contacto se fabrico antes que el tipo de unión. Un alambre presiona contra un disco de germanio de tipo - n.

Durante la fabricación se hace pasar una corriente relativamente alta por el “pto. de contacto” lo cual equivale a tomar en el localmente, una zona de germanio de tipo-p de esta manera se forma la unión p-n.

en un semiconductor, siempre habrá un discreto nro. de electrones “libres” menor que el de un conductor responsable de sus propiedades semiconductoras. en el gráfico se puede observar el efecto de orientación directa o inversa sobre la conducción de un diodo semiconductor. Cuando el diodo esta orientado hacia adelante, un pequeño incremento en el voltaje produce un gran incremento en la corriente. cuando el diodo esta orientado hacia atrás , un gran incremento de voltaje produce un incremento pequeño de la corriente.

corriente hacia

adelante

voltaje inverso voltaje directo

* Uniones p-n:

Cuando una pieza de un semiconductor tipo-p, se une a una pieza de tipo-n, es necesario suponer, en principio que los electrones del tipo-n pasaran inmediatamente a través de la unión de las dos piezas para llenar los vacíos del material tipo-p.

Aunque este proceso se verifique solo durante un periodo de tiempo muy corto, se interrumpe porque se va formando una carga positiva sobre el lado tipo-n y otro negativo al lado tipo-p. Esto se debe a que cuando se transfiere un electrón precedente del material del tipo-n se deposita una carga negativa en tipo-p, que anteriormente era neutro quedando el primero limitado de cargas negativas y por tanto cargado positivamente.

III. EQUIPO:

- Una fuente de corriente continua (6v)

- Un reostato para usarlo de potenciometro

- Un amperímetro.

- Un voltímetro.

- Una caja de tres elementos para obtener características y dos resistencias de valores dados.

- Ocho cables.

- Tres hojas de papel milimetrado.

- Un osciloscopio de dos canales de 25 Mhz, elenco S1325

- Un transformados 220/6v, 60 Hz.

IV. PROCEDIMIENTO:

1) Identifique en la carta de 5 elementos, los elementos incógnita cuyas características nos proponemos investigar: E1, E2, E3. Observe también que hay una resistencia de 1 y una de 100. En esta primera parte se usaran solo E1, E2, y E3.

2) Arme el circuito como en la figura 1.

3) Gire el cursor del potenciometro a fin que la tensión de salida sea nula.

4) Conecte los puntos “a” y “b” a la lampara (E1) a fin de averiguar el comportamiento de la resistencia de su filamento.