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En este documento se presenta un informe detallado de un laboratorio práctico realizado sobre circuitos eléctricos que incluyen resistencias, capacitores y bobinas. Se describe el procedimiento seguido para montar los circuitos rc, rl y rlc en un protoboard, las mediciones realizadas con un osciloscopio y un generador de señales, y los cálculos efectuados para determinar parámetros como la capacitancia, la reactancia y la impedancia de los componentes. El documento incluye gráficas y tablas que muestran los resultados obtenidos, así como un análisis del comportamiento de los circuitos en función de la frecuencia y del desfase entre tensión y corriente. Este laboratorio permite a los estudiantes aplicar los conceptos teóricos aprendidos sobre circuitos de corriente alterna y comprender de manera práctica el funcionamiento de estos elementos electrónicos.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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Resumen- En el siguiente laboratorio se aplicó de forma práctica lo aprendido en la clase teórica, donde por medio de las mediciones de los diferentes elementos (resistencia, condensador y bobina) se logra evidenciar la diferencia entre las mediciones prácticas y los valores teóricos. Se procede a montar el circuito correspondiente en un protoboard donde se toman las medidas prácticas, adicionalmente se conecta al osciloscopio donde nos permite ver los valores de las diferentes variables como Vpp, Vrms y la frecuencia de la onda, con los resultados obtenidos de la medición se procede a realizar los cálculos por medio de la ley de ohm para hallar la capacitancia practica y la reactancia del condensador e inductor, también se procede a usar el equipo generador de señal y realizar un barrido de frecuencias con cambios por décadas, se tomaron anotaciones y evidencias fotográficas de cada una de los procedimientos, tomando así diferentes valores para un estudio más minucioso. Abstract- In the following laboratory we applied in a practical way what was learned in the theoretical class, where by means of the measurements of the different elements (resistance, capacitor and coil) the difference between the practical measurements and the theoretical values is evidenced. We proceed to assemble the corresponding circuit on a breadboard where the practical measurements are taken, additionally connected to the oscilloscope where it allows us to see the values of the different variables such as VPP, VRMS and frequency of the wave, with the results obtained from the measurement we proceed to perform the calculations by ohm's law to find the practical capacitance and reactance of the capacitor and inductor, also proceeds to use the signal generator equipment and perform a sweep of frequencies with changes for decades, notes and photographic evidence of each of the procedures were taken, thus taking different values for a more thorough study I. INTRODUCCIÓN n este laboratorio se utilizaron diferentes elementos electrónicos, los cuales se conectaron y se realizaron medidas para un estudio sobre el comportamiento de cada uno de ellos con respecto a las tensiones y corrientes en AC, analizando los desfases de tensión y corriente dependiendo del tipo de elemento electrónico, entre ellos están:
Fig. 6 Generador de señales Fig. 5 Bobina (^) Fig. 4 Protoboard Fig.^3 Capacitor- Resistor
Para este laboratorio se utilizó el software multisim Fig.7, en donde se realizaron las conexiones de los circuitos resistor- condensador (RC), resistor-bobina (RL), resistor-condensador- bobina (RLC) en paralelo y adicionalmente se le realizaron medidas con voltímetros, amperímetros y el respectivo osciloscopio relacionando las curvas de onda en 4 canales diferentes con diferentes colores. En la Fig. 8 se distinguen 4 curvas de onda, en las cuales el circuito RC corresponde a la curva verde, el RL corresponde a la curva azul claro, el circuito RCL corresponde a la curva azul oscuro y fucsia. III. PROCEDIMIENTO 1) Circuito RC Fig. 9 En esta sección del laboratorio se monta en el protoboard la resistencia y el condensador en serie conectando entre ellos el osciloscopio para analizar su onda. Inicialmente el valor teórico de la resistencia es de 5,1K Ω^1 , mientras que el condensador es de 1000uF, pero para realizar los cálculos tuvimos que acudir al valor practico de la resistencia el cual era de 4,94K Ω, Con lo cual podemos obtener los valores de corriente y voltaje eficaces de los componentes del circuito a través de los cálculos respectivos, adicionalmente pudimos obtener la información correspondiente al osciloscopio el cual podrá evidenciarse en la Fig. 10 - Tabla I. Por otra parte, se realizó un barrido de frecuencias con un generador de señales, empezando por 3 Hz y terminando en 3Mhz, este procedimiento deja como resultado los valores Vpp, Vrms, frecuencia (F) que se puede evidenciar en la Tabla II y en las imágenes Fig. 11 - 16. (^1) Símbolo ohmios es la unidad derivada de resistencia eléctrica en el Sistema Internacional de Unidades TABLA I Componente Voltaje corriente Vp Vpp Resistor 69 ,7mV 14,10uA 98,57mV 212mV Capacitor 69,3mV 14,02uA 98,00mV 218mV TABLA II Componente Vpp Vrms F 3Hz 57,6mV 20,2mV 2,88Hz 30Hz 95,2mV 33,0mV 29 , 0 7Hz 300Hz 95,2mV 32,9mv 293,14Hz 3 KHz 101mV 35,2mV 2,92KHz 30 KHz 108mV 35,9mV 29,54KHz 300KHz 101mV 35,5mv 295,30Khz 3MHz 60,7mV 21,1mV 2,92MHz Reactancia capacitiva (Xc) Capacitancia practica (C) Impedancia (Z) 76 Ω 35uF^5 , 016 Ω Fig. 8 Simulación Multisim Fig. 7 Ondas en osciloscopio Fig. 11 3 Hz (^) Fig. 12 30Hz Fig. 14 300Hz Fig.^13 3K Hz Fig. 16 30K Hz Fig.^15 300KHz Fig. 10 Circuito RC Fig. 10 Voltaje y corrientes eficaces
TABLA VI Componente Voltaje corriente Vp^ Vpp Resistor 4.52V 0.91mA 6.4V^ 12.8V Capacitor 72.12mV 0.91mA 102 mV^ 204mV Bobina 7.28uV 0.91mA 10.29uV^ 20.6uV TABLA VII Componente Vpp Vrms F 3Hz 30.7V 10.4V 2.927 Hz 30Hz 55.5V 16.1V 30.32 Hz 300Hz 46.7V 16.0V 296.9 Hz 3 KHz 144V 47.4V 2.962 Hz 30 KHz 656V 2 30V 29.89 KHz 300KHz 76 4V 266V 300.3K Hz 3MHz 104V 35.7V 2.926 M Hz TABLA VIII 4) Preguntas Después de analizar las ondas con diferentes métodos podemos determinar que el circuito RC posee un desfase de 86,22° Fig. 35, el circuito RL un desfase de 2,66° Reactancia capacitiva (Xc) Reactancia inductiva (Xl) Capacitancia (C) Inductancia (L) Impe danci a (Z) C a p a ci to r 112.08 Ω 297. 32 F 17.92 Ω B o bi n a 11.30 uΩ 29.99 uH “ Fig. 26 Circuito RLC Fig. 27 Cálculos RLC Fig. 29 3 Hz Fig. 28 30 Hz Fig. 31 300 Hz Fig.^30 3K Hz Fig. 32 30 K Hz (^) Fig. 33 300 KHz Fig. 34 3 MHz Fig. 35 Cálculos desfase
En el circuito RLC cambia esta anterior característica, no existe un desfase ya que la diferencia de reactancias tanto capacitiva como la inductiva es igual a 0. En el circuito RL la corriente tiende a atrasarse cuando en el circuito hay una bobina conectada y esta tiene que cargase para generar un campo magnético. En los circuitos RC es el voltaje el que se atrasa ya que hay un condensador conectado y este tiene que cargarse de voltaje. Según análisis las tensiones eficaces se deben sumar linealmente a causa de que hay un diferencial de voltaje que se desperdicia dando la suma de todos estos la tensión eficaz total en cambio las tensiones instantáneas no deben de sumarse linealmente debido a que siempre el voltaje tiende a cambiar con respecto al tiempo.
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