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LABORATORIO No 1
DIEGO FERNANDO CARRASCO MURILLO
CC. 1.032.393.563
ANALISIS DE CIRCUITOS AC
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería
Programa Ingeniería Electrónica
22 de Abril de 2012
Bogotá DC
PROCEDIMIENTO 1
Objetivos
1. Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL
serie esta dada por la formula
Z=2√R2+X L2
2. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y
ángulo de fase.
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Multímetro Digital
Generador de funciones
Osciloscopio
Resistores
1 de 3.3 kΩ, ½ W, 5%
Inductores
1 de 47 mH
1 de 100 mH
1. Mida los inductores de 47 mH y 100 mH para verificar sus valores. Registre los
valores medidos en la tabla 1.
2. Con el interruptor de alimentación del generador de funciones en la posición
apagado, arme el circuito de la figura 1.
3. 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.
4. 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 estos valores
en la tabla 1.
5. 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 L1.
6. 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.
7. 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.
8. Remplace el inductor de 47mH por el de 100 mH medido en el paso 1.
9. Repita los pasos del 2 al 7; registre todos los valores en el renglón de 100 mH
de la tabla 1.
10. 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 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.
11. 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.
INDUCTOR 47mH
VR = 1.55v
VI = 0.748v
Corriente
IR=VRR→1,55V3,24K
IT = 0.47 mA
Reactancia Inductiva
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
3,3k 3,24k
Inductor 47mH 51mHVoltaje 5v p-p 4,96v p-p
Frecuencia 5 Khz 5 Khz
X l=v lIl→0,748 v0,47mA
Xl = 1558.3 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→1,738V0,47mA
Zt = 3697,8Ω
Z=2√R2+X L2→√3,24k 2+1558,32→√12925898,9
Z = 3595,2
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XlR→ tan−1 1558,3
3,24k
Φ = 25,68°
Z= Rcosφ
= 3,24Kcos25,68 °
Z = 3595,1
INDUCTOR 100mH
VR = 1,212 v
VI = 1,24 v
Corriente
IR=VRR→1,212V3,24K
IT = 0,37 mA
Reactancia Inductiva
X l=v lIl→
1,24 v0,37mA
Xl = 3351,3 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→1,738V0,37mA
Zt = 4697,3Ω
Z=2√R2+X L2→√3.24k 2+3351.32→√21728811,6
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
3,3k 3,24k
Inductor 100mH 101mHVoltaje 5v p-p 5.04v p-p
Frecuencia 5 Khz 5 Khz
Z = 4661,4
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XlR→ tan−1 3351,3
3.24k
Φ = 45,96°
Z= Rcosφ
= 3.24Kcos 45,96 °
Z = 4660,8
Tabla 1. Verificacion de la formula de la impedancia para un circuito RL
Valor del Inductor mH Vent
Vp-p
Voltaje en el
Resistor
Voltaje en el
Inductor
CorrienteReactancia Inductiva
Impedancia del Circuito
Impedancia del Circuito
Nominal Medido
47 51 4,96 1,55v 0,748v 0,47mA 1591,4Ω 3697,8Ω 3595,2Ω
100 101 5,04 1,121v 1,24v 0,37mA 3351,3Ω 4697,3Ω 4661,4Ω
Tabla 2. Determinacion del angulo de fase y la impedancia
Valor del Inductor mH Reactancia
inductivaTan φ
Angulo de fase
Impedancia
NominalMedid
o
47 51 159,4Ω 0,48mA 25,69° 3595,1Ω
100 101 335,3Ω 1,03mA 45,96° 4660,8Ω
PROCEDIMIENTO 2
Objetivos
1. Medir el ángulo de fase entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RL serie.
2. verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en L, VL, se describen por las formulas
V=√V R2 +V L
2
V R=V∗RZ
V L=v∗X LZ
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Osciloscopio de doble traza Multímetro Digital Generador de funciones
Resistores (½ W, 5%)
1 de 1 kΩ 1 de 3.3 kΩ
Inductores
1 de 100 mH
1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 kΩ y 1 kΩ. Registre los valores en la tabla 3.
2. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2.
3. 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.
4. 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.
5. Ajuste los controles NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de
modo que VR1llene la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los
osciloscopios tienen 10 divisiones de ancho y un ciclo completo ocurre en 360°. Si
la pantalla tiene 10 divisiones, a cada división le corresponderán 36°.
6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT mida el
desfasamiento resultante entre la corriente del circuito (representada por la onda
senoidal VR1) y el voltaje de entrada (Vent). Anote los resultados en la tabla 3,
Renglón de 3.3kΩ.
7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 1kΩ en lugar del de 3.3kΩ.
8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 1kΩ (VR) y en el inductor (VL). Escriba
estos valores en la tabla 4, renglón de 1kΩ. apague el osciloscopio y el generador
de funciones.
9. Calcule la corriente por el circuito mediante la ley de Ohm con los valores
medidos de VR y R. anote su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1kΩ.
10. Calcule la reactancia inductiva, XL, del inductor según la ley de Ohm para
inductores con el valor medido de VL y el valor calculado de I. Registre su
respuesta en la tabla 4.
11. Con el valor de XL calculado en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ángulo de fase φ.
Resistencia 3,3K
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
3,3k 3,26k
Inductor 100mH 101mHVoltaje 10v p-p 9.84v p-p
Frecuencia 5 Khz 5 Khz
Angulo de fase ᵩ
∅= dD
∗360 º
∅=0.65
∗360 º
∅ = 43.2º
Corriente
IR=VRR→6.64 V3,26K
I = 2mA
Reactancia Inductiva
X l=v lIl→6.902v2mA
XL = 3451 Ω
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XlR→ tan−1 3451
3.26k
Φ = 46.6°
Voltaje Aplicado
V=√V R2 +V l
2
V=√6.642+6.9022
V = 9,57 V
Resistencia 1k
Angulo de fase ᵩ
∅= dD
∗360 º
∅=15∗360 º
∅ = 72º
Corriente
IR=VRR→2.56V1007
I = 2,54mA
Reactancia Inductiva
X l=v lIl→
9,22v2,54mA
XL = 3629,9 Ω
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XlR→ tan−1 3629,9
1007
Φ = 74.5°
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
1k 1007
Inductor 100mH 101mHVoltaje 10v p-p 9.84v p-p
Frecuencia 5 Khz 5 Khz
Voltaje Aplicado
V=√V R2 +V l
2
V=√2,562+9,222
V = 9,56 V
Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el Angulo fase, en un circuito RL en serie
Resistencia Ancho de la Onda
Senoidal, D
Distancia entre
puntos cero, d
Angulo de faseValor
NominalValor
Medido3,3k 3,26k 5 0,6 43,2º1k 1007 5 1 72º
Tabla 4. Relaciones entre el angulo de fase y el voltaje en un circuito RL en serie
Valor nominal
del resistor
Voltaje Aplicado
Voltaje en el resistor
Voltaje en el Inductor Corriente Reactancia
Angulo de fase
Voltaje Aplicado
3,3k 10v 6,64v 6,902v 2mA 3451 46,6º 9,57v
1k 10v 2,56v 9,22v 2,54mA 3629,9 74,5º 9,56v
PROCEDIMIENTO 3
Objetivos
Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie está dada por la formula.
Z=√R2+XC2
2. Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y
ángulo de fase.
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Multímetro Digital
Generador de funciones
Resistores (½ W, 5%)
1 de 2 kΩ, ½ W, 5%
Capacitores
1 de 0.033 μF
1 de 0.1 μF
1. Con un analizador de capacitores/inductores o un medidor LCR mida los
capacitores de 0.033 μF y 0.1 μF para verificar sus valores. Registre los valores
medidos en la tabla 5.
2. Con el interruptor del generador de funciones en la posición de apagado, arme
el circuito de la figura 3.
3. Encienda el generador de funciones y con el osciloscopio ajuste su salida en un
valor de 10 Vp-p a una frecuencia de 1kHz. Anote el valor de entrada en la
columna Vent de la tabla 5.
4.
Mida los valores de Vpp en el resistor y el capacitor. Recuerde que para medir en
C1en el osciloscopio debe usar el modo ADD y el botón INVERT. Registre estos
valores en la tabla 5.
5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la
corriente por el circuito en serie. Dado que el resistor y el capacitor están en serie,
la corriente calculada para R1 es la misma que para C1.
6. Calcule y registre el valor de la reactancia capacitiva de C1 mediante la fórmula
También calcule y registre, a partir de la caída de voltaje medida en el capacitor y
de su corriente en serie, la reactancia capacitiva de C1.
7. Después utilice la ley de Ohm y la ecuación de la reactancia en serie (tabla 5)
para calcular la impedancia del circuito. Registre ambos valores en la tabla 5.
8. Sustituya el capacitor de 0.033 μF, medido en el paso 1, por el de 0.1 μF.
9. Repita los pasos del 3 al 7 y anote todos los valores en el renglón respectivo de
0.1 μF de la tabla 5.
10. A partir de los valores de impedancia de la tabla 5 (calculados mediante Vc/Ic),
calcule el ángulo de fase, y la impedancia con las relaciones del ángulo de fase.
Llene la tabla 6 para los capacitores de 0.033 μF y 0.1 μF.
11. En el espacio bajo la tabla 6 trace los diagramas fasoriales de impedancia para
los circuitos respectivos. Si los lados de los triángulos se trazan a cierta escala, los
ángulos de la impedancia serán más claros.
Capacitor 0.033µF
Corriente
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
2k 1984
Capacitor 0.033µF 0.035µFVoltaje 10v p-p 9.84v p-p
Frecuencia 1 Khz 1 Khz
IR=VRR→4.2V2k
I = 2,1mA
Reactancia Capacitiva
W=2∗π∗1kHz
W = 6283,1
Xc= 1C∗w
Xc= 10.035 μF∗6283,1
Xc = 4547,3
Reactancia Capacitiva
XC=vCIC→8,89v2,1mA
Xc = 4233,3 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→
10V2,1mA
Zt = 4761,9Ω
Z=2√R2+XC2→√19842+4233,32→√21857084,9
Z = 4675,1Ω
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XcR→ tan−1 4233,3
1986
Φ = 64,86°
Z= Rcosφ
= 1986cos64.86 °
Z = 4674,8
Capacitor 0.033µF
Corriente
IR=VRR→7.8V2k
I = 3,9mA
Reactancia Capacitiva
W=2∗π∗1kHz
W = 6283,1
Xc= 1C∗w
Xc= 10.0816 μF∗6283,1
Xc = 1950,4
Reactancia Capacitiva
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
2k 1984
Capacitor 0.1µF 0.0816µFVoltaje 10v p-p 9.84v p-p
Frecuencia 1 Khz 1 Khz
XC=vCIC→
5,9v3,9mA
Xc = 1512,8 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→
10V3,9mA
Zt = 2564,1Ω
Z=2√R2+XC2→√19842+1512,82→√6224819,8
Z = 2494,9Ω
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XcR→ tan−1 1512,8
1986
Φ = 37,29°
Z= Rcosφ
= 1986cos37,29 °
Z = 2496,2
Valor del CapacitorVent Vp-p
Voltaje en el
Resistor
Voltaje en el
Capacitor
Corriente Calculad
a
Reactancia Capacitiva
Reactancia Capacitiva
Impedancia del
circuito
Impedancia del CircuitoValor
NominalValor
Medido0,033µF 0,035µF 10v 4,2v 8,89v 2,1mA 4547 4233,3 4761,9 4675,1
0,1µF 0,0816µF
10v 7,8v 5,9v 3,9mA 1950,4 1512,8 2564,1 2494,9
Valor del Capacitor Reactancia capacitiva
Tan ᶿ = Xc/R Angulo de fase
ImpedanciaNominal Medido0,033µF 0,035µF 4233,3 2,13 64,86° 4674,7
0,1µF 0,0816µF 1512,8 0,76 37,29° 2496,2
PROCEDIMIENTO 4
Objetivos
1. Medir el ángulo de fase entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un
circuito RC serie.
2. verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el
voltaje en C, VC, se describen por las formulas
V=√V R2 +V C
2
V R=V∗RZ
V L=v∗XCZ
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Osciloscopio de doble traza
Multímetro Digital
Generador de funciones
Resistores (½ W, 5%)
1 de 1 kΩ
1 de 6.8 kΩ
Capacitores
1 de 0.033 μF
1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 1 kΩ y 6.8 kΩ. Anote los
valores en la tabla 7.
2. Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 4
3. Encienda el generador de funciones y con el canal 1 del osciloscopio ajuste su
salida en 10 Vpp a una frecuencia de 1kHz. Ajuste los controles del osciloscopio
para desplegar un ciclo completo que ocupe la retícula en forma horizontal.
4. Para la entrada de disparo debe seleccionarse el canal 2. En un circuito en serie
la corriente es la misma en todo el circuito. Por tanto, en un circuito en serie la
corriente se usará como línea de referencia o de base (0°) cuando se hagan las
mediciones y se dibujen los diagramas fasoriales. La caída de voltaje en R1 se
debe a la corriente que fluye por ella.
5. Ajuste los controles de NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio
de modo que VR1 cubra la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los
osciloscopios tienen 10 divisiones horizontales y un ciclo completo ocurre en 360°.
Si el despliegue se ajusta a 10 divisiones, en el osciloscopio habrá 36°/div.
6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT, mida el
desfasamiento que resulta entre la corriente del circuito (representada por la onda
VR1) y el voltaje de entrada (Vent ). Registre los resultados en la tabla 7, renglón 1
kΩ. Apague el osciloscopio y el generador de funciones.
7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 6.8 kΩ. No apague el generador de
funciones.
8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 6.8 kΩ (VR) y en el capacitor (Vc).
Registre estos valores en la tabla 8, renglón 6.8 kΩ. Apague el generador de
funciones.
9. Calcule la corriente en el circuito para cada valor de V mediante la ley de Ohm
con los valores medidos de VR y R. Registre sus respuestas en la tabla 45-2 para
el resistor de 6.8 kΩ.
10. Calcule la reactancia capacitiva, XC del capacitor con la ley de Ohm para
capacitores con el valor medido de VC y el valor calculado de I. Registre sus
respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 kΩ.
11. A partir de los valores calculados de XC en el paso 10 y el valor medido de R,
calcule el ángulo de fase , para cada valor de Vpp.
Resistencia 1K
Angulo de fase ᵩ
∅= dD
∗360 º
∅= 625
∗360 º
∅ = 86,4º
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
1k 1,032k
Capacitor 0.033µF 0.033µFVoltaje 10v p-p 9.84v p-p
Frecuencia 1 Khz 1 Khz
Corriente
IR=VRR→1.132V1K
I = 1,13mA
Reactancia Capacitiva
X c=vcI c→7,921v1,13mA
Xc = 6997,3 Ω
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XcR→ tan−1 6997,3
1k
Φ = 81,86°
Voltaje Aplicado
V=√V R2 +V l
2
V=√1,1322+7,9212
V = 8.0 V
Resistencia 6,8K
Angulo de fase ᵩ
∅= dD
∗360 º
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
6,8k 6,9k
Capacitor 0.033µF 0.033µFVoltaje 10v p-p 9.84v p-p
Frecuencia 1 Khz 1 Khz
∅=2,525
∗360 º
∅ = 36º
Corriente
IR=VRR→6,506V6,8K
I = 0,95mA
Reactancia Capacitiva
X c=vcI c→5,092v0,95mA
Xc = 5360 Ω
Angulo de Fase
Φ=tan−1 XcR→ tan−1 5360
6,8k
Φ = 81,86°
Voltaje Aplicado
V=√V R2 +V l
2
V=√6,5062+5,0922
V = 8.26 V
Tabla 7 Uso del osciloscopio para hallar el angulo de fase, en un circuito RC serie
Resistencia Ancho de la Onda
Senoidal, D
Distancia entre
puntos cero, d
Angulo de faseValor
NominalValor
Medido1k 1,032k 25 6 86,4º
6,8k 6,9k 25 2,5 36º
Tabla 8 Angulo de fase, y relaciones de voltaje en un circuito RC serie
Valor nominal
del resistor
Voltaje Aplicado
Voltaje en el resistor
Voltaje en el Inductor Corriente Reactancia
Angulo de fase
Voltaje Aplicado
1k 9,2v 1,132v 7,921v 1,13mA 6997,3 81,86º 8,0v
6,8k 9,2v 6,506v 5,092v 0,95mA 5360 38,2º 8,26v
PROCEDIMIENTO 5
Objetivos
1. Diferenciar Potencia real de potencia aparente en circuitos AC
2. Medir la potencia en un circuito AC
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Osciloscopio de doble traza
Multímetro Digital
Amperímetro de 0 – 25 mA o un segundo MMD con escalas de
amperímetro de CA
Fuente de alimentación
Resistor (½ W, 5%)
1 de 100 Ω, 5 W
Capacitores
1 de 5 μF o 4.7 μF, 100 V
1 de 10 μF, 100 V
Otros
Interruptor de un polo un tiro
A. Medición de la potencia por el método de voltaje-corriente
A1. Con un óhmetro mida la resistencia del resistor de 100 Ω y anote el valor en la
tabla 9.
A2. Con S1 abierto, arme el circuito de la figura 5. Ponga la fuente en su voltaje de
salida mínimo y el amperímetro de CA en la escala de 25 mA.
A3. Cierre S1. Aumente el voltaje de salida de la fuente hasta que VAB = 50 V.
Mida el voltaje en el resistor, VR, y la corriente I. Registre los valores en la tabla 9
en el renglón de 5 μF. Abra S1 y desconecte el capacitor de 5 μF.
A4. Calcule la potencia aparente, PA, la potencia real, P, el factor de potencia y el
ángulo de fase del circuito. Utilice de manera adecuada los valores medidos de
VAB, VR e I en sus cálculos. Registre las respuestas en la tabla 9 en el renglón 5
μF.
A5. Con S1 abierto y la fuente en su voltaje de salida menor, conecte el capacitor
de 10 Μf en serie con el resistor de 100 Ω.
A6. Cierre S1. Incremente la salida de la fuente hasta que VAB = 25V. Mida VR e I
y registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 10 μF. Después de la última
medición, abra S1.
A7. Repita el paso A4 para el circuito en serie de 100 Ω / 10 μF. Registre sus
respuestas en la tabla 9 en el renglón de 10 μF.
B. Determinación del factor de potencia con un osciloscopio
B1. Conecte el osciloscopio de doble traza al circuito RC en serie, como en la
figura 6. La fuente debe estar en su voltaje de salida menor. El selector de disparo
debe ponerse en EXT.
B2. Cierre S1. Aumente la salida de la fuente a 10V rms. El canal 1 es el de
referencia de voltaje; encienda el osciloscopio. Ajuste sus controles de modo que
una sola onda senoidal, de unas 6 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la
pantalla. Utilice los controles vertical y horizontal para centrar la onda en la
pantalla.
B3. Cambie al canal 2, que es el canal de corriente. Ajuste los controles de forma
que una sola onda senoidal, de unas 4 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho
de la pantalla. Use el control vertical para centrar la onda de manera vertical. No
utilice el control horizontal.
B4. Ponga el osciloscopio en el modo de doble canal. Las señales de los canales
1 y 2 deben aparecer juntas. Observe donde las curvas cruzan el eje horizontal (x)
. Estos son
los puntos cero de las dos ondas senoidales. Con una escala en centímetros mida
con precisión la distancia horizontal, d, entre los dos picos positivos o negativos de
las ondas senoidales. Compruebe su medición midiendo la distancia entre los
puntos cero correspondientes a las dos ondas (figura 6). Registre la medición en la
tabla 10 en el renglón de 5 μF. También mida la distancia, D, de 0 a 360° de la
onda senoidal de voltaje. Registre el valor en la tabla 10 para el resistor de 100 Ω.
Apague el osciloscopio; abra S1; desconecte el capacitor de 5 μF.
B5. Con la formula de la figura 7 calcule el ángulo de fase, entre voltaje y corriente
en el circuito de la figura 6. Con el valor de ᶿ, calcule el factor de potencia, FP, del
circuito. Registre sus respuestas en la tabla 10.
B6. Reemplace el capacitor de 5 μF por uno de 10 μF en el circuito de la figura 6.
B7. Cierre S1. Repita los pasos del B3 al B5 para el capacitor de 10 μF. Después
de la última medición, apague el osciloscopio, 5 μF, abra, S1 y desconecte el
osciloscopio del circuito.
B8. Repita el paso B5 para el circuito serie de 10 μF y 100 Ω.
PROCEDIMIENTO 6
Objetivos
1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RLC serie.
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Multímetro Digital
Generador de funciones
Resistor
1 de 2 kΩ, ½ W, 5%
Capacitor
1 de 0.022 μF
Inductor
Inductor de 100 mH
1. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 8a. Ajuste
el generador en su voltaje de salida más bajo.
2. Encienda el generador de
funciones. Aumente el voltaje de salida hasta que VAB = 10 Vpp. Mantenga este
voltaje en todo el experimento. Verifíquelo de vez en cuando y ajústelo si es
necesario.
3. Mida el voltaje en el resistor, VR, y en el inductor, VL. Registre los valores en la
tabla 11 para el circuito RL. Apague el generador.
4. Calcule la corriente en el circuito con el valor medido de VR y el valor nominal
de R. Anote la respuesta en la tabla 11 para el circuito RL.
5. Con el valor calculado de I y el valor medido de VL, calcule XL. registre su
respuesta en el renglón “RL” de la tabla 11.
6. Calcule la impedancia total del circuito con dos métodos: la ley de Ohm (con el
valor calculado de I y el voltaje aplicado, VAB) y la fórmula de la raíz cuadrada
(con R y XL). Escriba sus respuestas en el renglón “RL” de la tabla 11.
7. Añada un capacitor de 0.022 μF en serie con el resistor y el inductor, como en el
circuito de la figura 8b.
8. Encienda el generador. Revise si VAB = 10 V. Mida el voltaje en el resistor, VR,
en el inductor, VL, y en el capacitor, Vc. Registre los valores en el renglón “RLC”
de la tabla 11. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador de
funciones.
9. Calcule I y XL como en los pasos 4 y 5. De igual modo, con el valor medido de
Vc y el valor calculado de I, obtenga la reactancia capacitiva del circuito. Anote la
respuesta en el renglón “RLC” de la tabla 11.
10. Calcule la impedancia, Z, del circuito con dos métodos: la ley de Ohm
(mediante VAB e I) y la fórmula de la raíz cuadrada (con R, Xc y XL). Registre sus
respuestas en el renglón “RLC” de la tabla 11.
11. Retire el inductor del circuito y deje sólo el resistor en serie con el capacitor
como en la figura 8c.
12. Encienda el generador de funciones. Revise VAB y ajústelo si es necesario.
Mida VR y VC. anote los valores en el renglón “RC” de la tabla 11. Después de
realizar todas las mediciones, apague el generador.
13. A partir de los valores medidos de VR y VC y el valor nominal de R, calcule la
corriente, I, en el circuito. Después, con el valor calculado de I, determine Xc.
Registre sus respuestas en el renglón “RC” de la tabla 11.
14. Calcule la impedancia total del circuito con dos métodos: la ley de Ohm
(mediante VAB e I) y la fórmula de la raíz cuadrada (con R y Xc). Anote sus
respuestas en el renglón “RC” de la tabla 11.
RL
VR = 3,960 v
VL = 7,072 v
Corriente
IR=VRR→3,960V2K
IT = 1,98 mA
Reactancia Inductiva
X l=v lIl→7,072v1,98mA
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
2k 2k
Inductor 100mH 100mHVoltaje 10v p-p 10v p-p
Frecuencia 5 Khz 5 Khz
Xl = 3571,7 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→
10V1,98mA
Zt = 5050,5Ω
Z=2√R2+X L2→√2k2+3571,72→√16757040,8
Z = 4093,5
RLC
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
2k 2k
Inductor 100mH 100mHCapacitor 0,022µF 0,022µF
Voltaje 10v p-p 10v p-pFrecuencia 5 Khz 5 Khz
VR = 7.11 v
VL = 11,68 v
VC = 5,42
Corriente
IR=VRR→7.11V2K
IT = 3,5 mA
Reactancia Inductiva
X l=v lIl→11,68 v3,5mA
Xl = 3337.1 Ω
Reactancia Capacitiva
X c=vcI c→5,42v3,5mA
Xc = 1548,5 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→
10V3,5mA
Zt = 2857,1Ω
Z=2√R2+X L2→√2k2+(3337,1−1548,5)2→√7199089,9
Z = 2683,1
RC
Val Teórico
Val Medido
Resistencia
2k 2k
Capacitor 0,022µF 0,022µFVoltaje 10v p-p 10v p-p
Frecuencia 5 Khz 5 Khz
VR = 8,14 v
VC = 5,82 v
Corriente
IR=VRR→8,14V2K
IT = 4,07 mA
Reactancia Capacitiva
X c=vcI c→
5,82v4,07mA
Xc = 1429,9 Ω
Impedancia del Circuito
Ley de Ohm
ZT=V TI T→
10V4,07mA
Zt = 2457,0Ω
Z=2√R2+X L2→√2k2+(−1548,5)2→√6397852.2
Z = 2529,3 Ω
Tabla 11 Determinación de la impedancia de un circuito RLC serie
Circuito
ComponenteVoltaje Voltaje en
Resistor
Voltaje en
Inductor
Voltaje en
CapacitorCorriente
Reactancia Impedancia
R L C Ind Cap Ley Ohm
Raiz
RL 2k 100 x 10 3,960v 7,072 x 1,98mA 3,5k x 5050,5 4094RLC 2k 100 0,02 10 7,11v 11,68 5,42 3,5mA 3337 1548 2857 2683RC 2k x 0,02 10 8,14v x 5,82 4,07mA x 1430 2457 2529
PROCEDIMIENTO 7
Objetivos
1. determinar la impedancia de un circuito que contiene una resistencia, R, en
paralelo con una inductancia, L, en paralelo con una capacitancia, C.
MATERIAL NECESARIO
Instrumentos
Generador de funciones
Osciloscopio
Resistores
1 de 2 kΩ, ½ W
1 de 10 kΩ, ½ W
Capacitor
1 de 0.022 μF
Inductor
Inductor de 100 mH
1. Con el generador de funciones apagado y los interruptores de S1 a S3, abiertos,
arme el circuito de la figura 9. El canal 2 del osciloscopio se conecta al resistor
indicador. Midiendo la caída de voltaje en Rindic. Y según la ley de Ohm, la
corriente en el circuito se puede calcular en forma indirecta.
2. Encienda el generador. Incremente el voltaje de salida, V, hasta V= 10 VPP A 5
kHz. Mantenga este voltaje en todo el experimento. De vez en cuando compruebe
el voltaje y ajústelo si es necesario.
3. Cierre S1. Compruebe que V= 10 Vpp y ajuste si es necesario. Mida la corriente
y el ángulo de fase. Como S2 y S3 están abiertos, la única corriente en el circuito
es la del resistor, IR. Registre el valor en la tabla 12. Abra S1.
4. Cierre S2. Compruebe que V= 10 Vpp. Mida la corriente y el ángulo de fase.
Puesto que S1 y S3 están abiertos, la única corriente en el circuito es la del
inductor, IL. Anote su valor en la tabla 12. Abra S2.
5. Cierre S3. Compruebe V y ajuste si hace falta. Mida la corriente y el ángulo de
fase. dado que S1 y S2 están abiertos, la única corriente en el circuito es la de la
rama del capacitor, IC . Escriba su valor en la tabla 12.
6. Cierre S1 (S3 sigue cerrado). Verifique que V= 10 VPP. Mida la corriente y el
ángulo de fase del circuito. Con S1 y S3 cerrados y S2 abierto, la corriente en el
circuito es la suma de IR e IC, o sea IRC. Registre el valor en la tabla 12. Abra S3.
7. Cierre S2 (S1 continúa cerrado). V = 10 Vpp. Mida la corriente del circuito. Con
S1 y S2 cerrados y S3 abierto, la corriente en el circuito es la suma de IR más IL,
es decir IRL. Anote el valor en la tabla 12.
8. Cierre S3. Ahora S1, S2 y S3 están cerrados. Compruebe V. Mida la corriente y
el ángulo en el circuito. Dado que los interruptores de todas las ramas del circuito
están cerrados, el amperímetro medirá la corriente total, IT, del circuito RLC en
paralelo. Registre el valor en la tabla 6. Abra todos los interruptores y apague el
generador de funciones.
9. Calcule la corriente de línea, IT, con los valores medidos de IR, I L e IC y la
formula de la raíz cuadrada. Escriba su respuesta en la tabla 12.
10. Con el valor medido de V (debe ser de 10Vpp) y el valor medido de IT, calcule
la impedancia del circuito e indique si éste es inductivo, capacitivo o resistivo.
Registre sus respuestas en la tabla 12.
11. Calcule el ángulo de fase y el factor de potencia en el circuito RLC en paralelo
e indique si tiene un factor de potencia en adelanto o en retraso. Anote sus
respuestas en la tabla 12.
CONCLUSIONES