Practica_7_electromagnetismo (1).docx

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL. UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS. PRESENTADO POR.

Secuencia: 1TM31

Profesor: Álvarez González Enrique M.

LABORATORIO DE ELECTROMAGNETISMO

Práctica No. 7 “PARÁMETROS RESISTIVOS DE CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

México, Distrito Federal a 24 de noviembre de 2015

Índice Temático

Descripción

Páginas 1

”

Introducción teórica

3a5

Objetivos

3

Desarrollo de la practica (procedimiento)

Equipo y material a utilizar

5a6

6

Cálculos y resultados

7 a 11

Conclusiones

12

Comentarios

12

Bibliografías

12

PARÁMETROS RESISTIVOS DE CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA OBJETIVOS.

2

o Visualizar con el experimento el significado físico de un parámetro resistivo y los tipos de parámetros que existen. o Evaluar los parámetros resistivos de; inductancia y capacitancia. INTRODUCCIÓN TEORICA En la práctica, los inductores y capacitores tienen gran utilización, ambos constituyen el balance de la mayor parte de circuitos eléctricos en su gran variedad de aplicaciones. Debido a la importancia que caracteriza a los elementos de circuito, se hace necesario analizar cuidadosamente su comportamiento a ser introducidos en circuitos experimentales con objeto de que el (o los parámetros que nos describe el comportamiento de un inductor o bien de un capacitor, sean entendiditos plenamente y una vez habiendo logrado esto se podrán aplicar estos conceptos en forma general al efectuar análisis experimentales. Los componentes pasivos tienen distinto comportamiento cuando se les aplican dos corrientes de distinta naturaleza, una alterna y la otra continua. La respuesta en C.C. ya la analizamos, nos resta analizar la respuesta de estos elementos en C.A. Resistencias y C.A: Estos son los únicos elementos pasivos para los cuales la respuesta es la misma tanto para C. A. como para C.C. Se dice que en una resistencia la tensión y la corriente están en fase.

Inductancia y C.A.:

3

A este tipo de componente no hemos hecho referencia cuando tratamos a los elementos en C.C. dado su similar comportamiento a las resistencias en ese tipo de corriente. En cambio en C.A. su respuesta varía considerablemente

Las señales tensión y corriente mantienen la misma forma de onda pero ya no están en fase sino que desfasadas 90º. La corriente atrasa 90º con respecto a la tensión. El parámetro que mide el valor de la inductancia es la reactancia inductiva: XL = 2 p f L donde XL se expresa en ohms y como XL = V/I por la Ley de Ohm entonces tenemos que: i(t) = V(t)/XL = V(t)/2pfL Donde podemos ver que ahora la corriente no depende exclusivamente del valor de la tensión y de la reactancia inductiva, sino también de la frecuencia, siendo inversamente proporcional a esta. Capacidad y C.A: En la figura vemos la conexión de una capacidad a un circuito de C.A.

4

Es ahora el caso en el que la corriente se adelanta 90º con respecto a la tensión, manteniendo la misma forma de onda que ésta. El cálculo de la reactancia capacitiva (medida en ohms) se hace con la siguiente fórmula: XC = ½pfC y aplicando nuevamente la Ley de Ohm: i(t) = V(t) / XC = 2pfC V(t) También aquí la corriente depende de la frecuencia, pero ahora es directamente proporcional a ésta.

DESARROLLO

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MATERIAL UTILIZADO Generador de audiofrecuencia 0.250 Hz Instrumentos de bobina móvil Escala de medición de 10 V C. A. Escala de medición de 100 mA C. A. Escala de medición de 100 mA C.A. Escala de medición de 10 mA C. A. Núcleo tipo U de hierro laminado, sin barra de cierre. Interruptor de navaja Porta fusible y fusible de 250 mA Bobina de 1,550 vueltas Bobina de 1,300 vueltas. Condensador de 1 microfarad, 350 volts Condensador de 2 microfarad, 350 volts Condensador de 3 microfarad,350 volts Condensador de 4 microfarad,350 volts Cable con banana y caimán

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CALCULOS Y RESULTADOS Objetivo: Determinar la inductancia L de una bobina y un Capacitor Reactancia Inductiva: 𝑋𝐿 = 2𝜋𝑓𝐿

Datos f (Hz) 100 120 140 160 180 200 300 400

XL [Ohms] 222 256 298 333 370 408 800 1000

1. Graficar

Inductancia vs Frecuencia Reactancia Inductiva [Ohms]

500 450 400 350 300 250

XL

200

Linear (XL)

150 100 50 0 0

50

100

150

200

250

300

Frecuencia [Hertz]

7

350

y = -1.4369x + 436.12 R² = 0.8056

2. Formular Hipótesis La reactancia inductiva y la frecuencia tienen un comportamiento lineal

3. Verificación de la Hipótesis R= 0.9908;

por lo tanto es lineal

4. Ley Empírica XL = 2.76 [Ω/Hz] f[Hz]-91.125 [Ω] 5. Significado Físico Ley teórica:𝑋𝐿 = 2𝜋𝐿 𝑓 + 𝑋0 Y= 𝑋𝐿 ; m =2𝜋𝐿; X= 𝑓 ; b= 𝑋0

6. Determinación de la inductancia L de la bobina m =2𝜋𝐿;

Despejando a L

𝑚

𝐿 = 2𝜋 L= 439.26 x10-3 Henrios

8

2° EXPERIMENTO 1

Reactancia Capacitiva : 𝑋𝐶 = 2𝜋𝑓𝐶

Datos f (Hz)

XC 50 80 110 140 200 250 300

476,16 303,03 222,22 181,81 100 76,92 68,96

1. Graficar

Inductancia vs Frecuencia Reactancia Capacitiva [Faradios]

500 450 400 350 300 250

XL

200

Linear (XL)

150 100 50 0 0

50

100

150

200

250

300

350

y = -1.4369x + 436.12 R² = 0.8056

Frecuencia [Hertz]

2. Formular Hipótesis La reactancia capacitiva y la frecuencia tienen un comportamiento lineal 9

3. Verificación de la Hipótesis R= 0.8975 ;

por lo tanto NO es lineal

4. Transformación 𝒁 = 𝟏/𝒙

5. Graficar nuevamente

f (Hz)

XC 50 80 110 140 200 250 300

476,16 303,03 222,22 181,81 100 76,92 68,96

Ajuste 1/f 0,02 0,0125 0,00909091 0,00714286 0,005 0,004 0,00333333

Reactancia Capacitiva [Faradios]

Ajuste: Capacitancia vs 1/frecuencia 600 y = 24847x - 12.608 R² = 0.9947

500 400 300

Ajuste

200

Linear (Ajuste)

100 0 0

0.005

0.01

0.015

1/frecuencia [1/Hz]

10

0.02

0.025

6. Formular nueva Hipotesis H0: La Reactancia capacitiva y el inverso de la frecuencia tiene comportamiento lineal 7. Verificar la Hipotesis R = 0,9973 por lo tanto es LINEAL 8. Determiner ley empirica XC = 24847 [Ω/Hz] f [Hz]-12.608 [Ω]

9. Significado Físico 1

Ley teórica:𝑋𝐶 = 2𝜋𝑓𝐶 + 𝑋0 1

Y= 𝑋𝐶 ; m =2𝜋𝐶; X= 𝑓 ; b= 𝑋0 10. Determinar C m=

1

2𝜋𝐶

𝐶=

1 2𝜋 𝑚

C= 6.4053x10-6 F

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Conclusión Cada que la medición cambia se debe calibrar los aparatos y observar que marquen lo requerido para que el error humano sea mínimo ya sea en exactitud, cálculos o de simple vista. En estas prácticas se percibe o se muestra el funcionamiento, armado, recolección de datos y manipulación, de acuerdo a lo visto en clase. Comentarios Se observaron varios errores en el equipo los cuales causaron que las mediciones fueran incorrectas en algunas partes del experimento. Dichas causas no se explicaron del todo y se presentaron en ambos experimentos

Bibliografía -

Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería, David K. Cheng. Teoría electromagnética, Reitz Milford-Christy, 4° edición. Teoría electromagnética, William H. Hayt Jr, John A. Buck, Septima edicion, Mc Graw Hill.

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