Actividad Intermedia 2,1

COMPONENTE PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC

Análisis de circuitos DC

Cesar Otálora

C.C 94529351

201423_19

Tutor:

Pablo Andrés guerra Gonzales

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD

7 de octubre 2015

Cali- valle

INTRODUCCIÓN

Este trabajo corresponde a la elaboración de las prácticas designadas a desarrollar para comprensión y aplicación de conceptos aprendidos en el entorno de la segunda unidad. La actividad concierne a una serie de procedimientos donde en primera instancia, podemos observar la veracidad de algunas formulas aprendidas durante nuestro estudio de la unidad 2, a la vez que nos introducimos en ese interesante mundo de la electrónica, comprendiendo y aprendiendo el comportamiento de los dispositivos elementales, cuando son atravesados por una corriente alterna.

Para la realización de estos procedimientos, se usó un software simulador, conocido como “Crocodile Clips”, el cual fue de mucha ayuda y nos permitió un total control sobre las variables a medir en cada circuito que fue desarrollado. Esperamos que este trabajo sea del agrado de todo aquel que tenga la posibilidad de

TRABAJO COLABORATIVO 2: COMPONENTE PRÁCTICO ANÁLISIS

PROCEDIMIENTO 1 Objetivos 1. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia en un circuito RL serie. 2. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia en un circuito RC serie.

MATERIAL NECESARIO Instrumentos MMD Generador de funciones

Resistores (½ W, 5%) 1 de 3.3 k(

Capacitor 1 de 0.01 _F

Inductor Inductor de 100 mH

1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL

1.1 Con el MMD mida la resistencia del resistor de 3.3 k (y anote su valor en la tabla 1.

1.2 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 1. Ajuste el generador de señales a su voltaje de salida y frecuencia más bajo.

1.3 Encienda el generador de funciones y ajuste la frecuencia de salida en 1 kHz. Midiendo con el canal 1 del osciloscopio incremente el voltaje de salida hasta que en el circuito RL en serie V = 10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento. Con el canal 2 del osciloscopio mida el voltaje en el resistor, VR, y anote el valor en el renglón de 1 kHz de la tabla 1.

1.4 Aumente la frecuencia a 2 kHz. Compruebe si V = 10 Vpp; si es necesario, ajuste el voltaje de salida. Mida VR y registre el valor en la tabla 1, renglón de 2 kHz.

1.5 Repita el paso 1.4 incrementando la frecuencia sucesivamente en 1 kHz a 3k, 4k, 5k, 6k, 7k, 8k, 9k y 10 kHz. En cada frecuencia mida VR y registre su valor en la tabla 1. En cada frecuencia compruebe que V = 10 Vpp; ajuste el voltaje si hace falta. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador de funciones.

1.6 A partir de los valores medidos de VR y R calcule la corriente del circuito para cada frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 1.

f=1k h z

Ic=VrRIc= 9.6V

3,3k Ω=2,9mA

f=2k h z .

Ic=VrRIc= 8,9V

3,3k Ω=2,69mA

f=3k h z .

Ic=VrRIc= 8 ,V

3,3k Ω=2,42mA

f=4k h z .

Ic=VrRIc= 7,5V

3,3k Ω=2,27mA

f=5k h z .

Ic=VrRIc= 6,4V

3,3k Ω=1,93mA

f=6k h z

Ic=VrRIc= .6V

3,3k Ω=1,81mA

f=7k h z .

Ic=VrRIc= 5,6V

3,3k Ω=1,69mA

f=8k h z .

Ic=VrRIc= 5 ,V

3,3k Ω=1,51mA

f=9k h z .

Ic=VrRIc= 4,8V

3,3k Ω=1,45mA

f=5k h z .

Ic=VrRIc= 4,4V

3,3k Ω=1,33mA

1.7 Con el valor calculado de la corriente, I, y el voltaje, V, calcule la impedancia, Z, del circuito para cada frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 1.

f=1k h z

Ic=VrRIc= 10V

2,9mA=3,437KΩ

f=2k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,69mA=3,707KΩ

f=3k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,42mA=4,125KΩ

f=4k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,27mA=4,4 KΩ

f=5k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,93mA=5,156KΩ

f=6k h z

Ic=VrRIc= 10V

1,81mA=5,5KΩ

f=7k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,69mA=5,892KΩ

f=8k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,51mA=6,6KΩ

f=9k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,45mA=6,874KΩ

f=10k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,33mA=7,5KΩ

2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC

2.1 Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 2. Ajuste el generador de funciones a su voltaje de salida y frecuencia más bajo.

2.2 Encienda el generador de funciones y ajuste la frecuencia de salida en 1 kHz. Aumente el voltaje de salida del generador hasta que el circuito RC en serie V = 10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento, revíselo y ajústelo en forma periódica si es necesario

2.3 Mida el voltaje en el resistor, VR, y anote su valor en la tabla 2, renglón de 1 kHz.

2.4 Aumente la frecuencia a 2 kHz. Compruebe si V = 10 Vpp; ajústelo si es necesario. Mida VR y anote el valor en el renglón de 2 kHz de la tabla 2.

2.5 Repita el paso 2.4 incrementando sucesivamente 1 kHz a 3k, 4k, 5k, 6k, 7k, 8k, 9k y 10kHz. Mida VR para cada frecuencia y compruebe que V = 10 Vpp. Registre los valores de cada frecuencia en la tabla 2. Después de realizar todas las mediciones, apague el generador de señales.

2.6 Con los valores medidos de VR (de la tabla 2) y R (de la tabla 1) calcule la corriente en el circuito para cada frecuencia. Escriba sus respuestas en la tabla 2.

f=1k h z

Ic=VrRIc= 2V

3,3k Ω=0,6mA

f=2k h z .

Ic=VrRIc= 3,6V

3,3k Ω=1,09mA

f=3k h z .

Ic=VrRIc= 4,8V

3,3k Ω=1,45mA

f=4k h z .

Ic=VrRIc= 6V

3,3k Ω=1,81mA

f=5k h z .

Ic=VrRIc= 6,6V

3,3k Ω=2mA

f=1k h z

Ic=VrRIc= 2V

3,3k Ω=0,6mA

f=6k h z .

Ic=VrRIc= 7,2V

3,3k Ω=2,18mA

f=7k h z .

Ic=VrRIc= 7,6V

3,3k Ω=2,3mA

f=8k h z .

Ic=VrRIc= 8V

3,3k Ω=2,54mA

f=5k h z .

Ic=VrRIc= 8,6V

3,3k Ω=2,6mA

2.7 Con los valores calculados de la corriente, I, y el voltaje, V, calcule la impedancia del circuito para cada valor de la frecuencia. Registre sus respuestas en la tabla 2.

f=1k h z

Ic=VrRIc= 10V

0,6mA=1,65KΩ

f=2k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,09mA=9,16KΩ

f=3k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,45mA=6,87KΩ

f=4k h z .

Ic=VrRIc= 10V

1,81mA=6,5KΩ

f=5k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2mA=5KΩ

f=6k h z

Ic=VrRIc= 10V

2,18mA=4,58KΩ

f=7k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,3mA=4,34KΩ

f=8k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,42mA=4,125KΩ

f=9k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,54mA=3,98KΩ

f=10k h z .

Ic=VrRIc= 10V

2,6mA=3,83KΩ

Tabla 1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL en serie

Frecuencia f, Hz

Voltaje aplicado V, Vpp

Voltaje en R VR, Vpp

Corriente del circuito (calculada) I, mA

Impedancia del circuito (calculada) Z, kΩ

1 k 10 9,6 2,9 3,437 2 k 10 8,9 2,69 3,707 3 k 10 8,0 2,42 4,125 4 k 10 7,5 2,27 4,4 5 k 10 6,4 1,93 5,156 6 k 10 6,0 1,81 5,5 7 k 10 5,6 1,69 5,892 8 k 10 5,0 1,51 6,6 9 k 10 4,8 1,45 6,874 10 k 10 4,4 1,33 7,5 R (nominal) 3.3 k(: R(medida)

Tabla 2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC en serie

Frecuencia f, Hz

Voltaje aplicado V, Vpp

Voltaje en R VR, Vpp

Corriente del circuito (calculada) I, mA

Impedancia del circuito (calculada) Z, Ω

1 k 10 2,0 0,6 16,5 2 k 10 3,6 1,09 9,16 3 k 10 4,8 1,45 6,87 4 k 10 6,0 1,81 5,5 5 k 10 6,6 2,0 5

6 k 10 7,2 2,18 4,58 7 k 10 7,6 2,3 4,34 8 k 10 8,0 2,42 4,125 9 k 10 8,4 2,54 3,98 10 k 10 8,6 2,6 3,83 R (nominal) 3.3 k(: R(medida)

PROCEDIMIENTO 2

Objetivos

1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RLC serie 2.

Z¿+√R3+(Xl+Xc )2

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

MMD Generador de funciones

Resistor

1 de 2 k(, ½ W, 5%

Capacitor 1 de 0.022 _F

Inductor

Inductor de 100 mH

1. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 3a. 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 3 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 3 para el circuito RL.

Ic=VrRIc= 5V

2kΩ=2,5mA

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 3.

Ic=VrRIc= 7,8V

2,5mA=3,120Ω

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 3.

Ley de Ohm:

Ic=VrRIc= 10V

2,5mA=400Ω

Ecuación de reactancias en serie

Z=√R2+Xl2 = Z =√(200)2+3120¿2 ¿

Z=√4000000+9734400=√13734400

Z = 3706Ω

7. Añada un capacitor de 0.022 μF en serie con el resistor y el inductor, como en el circuito de la figura 3b.

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 3. 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 3.