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Este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales eléctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente alterna (enchufes). En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (numero de electrones), además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Según esto también la tensión generada entre los dos bornes (polos) varia con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), no es constante. Veamos como es la gráfica de la tensión en corriente alterna.
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Nombres: Luis Fernandez Katherinne Garcia
Raul LizarragaRodrigo Quisbeth Jessica SolizDaniel GallardoAlex Vidaurre
Docente: Ing. Aarón Auzza Ochoa
Materia: Laboratorio de Física II
Sigla: FIS-273
Fecha: 28-mayo-2015
Informe N°7
CORRIENTE ALTERNAY
CIRCUITO RC
Informe N°7 [ ]
INDICE
CORRIENTE ALTERNA Y CIRCUITO RC
Pag.
1. Objetivos 22. Fundamento teorico 2
Corriente Alterna 2Circuito RC 4
3. Materiales y equipo 64. Esquema eléctrico 65. Registro de datos 76. Cuestionario 107. Conclusiones 128. Bibliografía 13
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Informe N°7
Corriente Alterna y Circuito RC
1. Objetivos. Estudiar las características de un circuito RL y RC de corriente alterna. Medir el voltaje aplicado en el circuito, así como el voltaje aplicado en la
resistencia Observara la variación de la diferencia de potencial en un circuito R-C
paradeterminar su comportamientos respecto al tiempo
2. Fundamento Teorico
CORRIENTE ALTERNA
Este tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en las centrales eléctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente alterna (enchufes).
En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (numero de electrones), además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Según esto también la tensión generada entre los dos bornes (polos) varia con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), no es constante. Veamos como es la gráfica de la tensión en corriente alterna.
Esta onda senoidal se genera 50 veces cada segundo, es decir tiene una frecuencia de 50Hz (hertzios), en EEUU es de 60Hz. Como vemos pasa 2 veces por 0V (voltios) y 2 veces por la tensión máxima que es de 325V. Es tan rápido cuando no hay tensión que los receptores no lo aprecian y no se nota, excepto los fluorescentes (efecto estroboscópico). Además vemos como a los 10ms (milisegundos) la dirección cambia y se invierten los polos, ahora llega a una tensión máxima de -325V (tensión negativa).
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Esta onda se conoce como onda alterna senoidal y es la más común ya que es la que tenemos en nuestras casas. La onda de la intensidad sería de igual forma pero con los valores de la intensidad lógicamente, en lugar de los de la tensión.
La característica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertz posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa.
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Circuito RC
Los circuitos RC son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador.
Se caracteriza por que la corriente puede variar con el tiempo. Cuando el tiempo es igual a cero, el condensador está descargado, en el momento que empieza a correr el tiempo, el condensador comienza a cargarse ya que hay una corriente en el circuito. Debido al espacio entre las placas del condensador, en el circuito no circula corriente, es por eso que se utiliza una resistencia.
Cuando el condensador se carga completamente, la corriente en el circuito es igual a cero.
La segunda regla de Kirchoff dice: V = (IR) – (q/C)
Donde q/C es la diferencia de potencial en el condensador.
En un tiempo igual a cero, la corriente será: I = V/R cuando el condensador no se ha cargado.Cuando el condensador se ha cargado completamente, la corriente es cero y la carga será igual a: Q = CV
En un circuito RC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistor y por elcapacitor es la mismaEl voltaje entregado VS es igual a la suma fasorial de la caída de voltaje en el resistor (Vr) y de la caìda de voltaje en el capacitor (Vc). Ver la siguiente fórmula: Vs = Vr + Vc (suma fasorial)
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Esto significa que cuando la corriente está en su punto más alto (corrientepico), será así tanto en el resistor como en el capacitor.
Pero algo diferente pasa con los voltajes. En el resistor, el voltaje y la corriente están en fase (sus valores máximos y mínimos coinciden en el tiempo). Pero el voltaje en el capacitor no es así.
Como el capacitor se opone a cambios bruscos de voltaje, el voltaje en el capacitor está retrasado con respecto a la corriente que pasa por él. (el valor máximo de voltaje en el capacitor sucede después del valor máximo decorriente en 90o).
Estos 90º equivalen a ¼ de la longitud de onda dada por la frecuencia de la corriente que está pasando por el circuito.
El voltaje total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor y el voltaje en el capacitor.
Este voltaje tiene un ángulo de desfase (causado por el capacitor) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas:
Valor del voltaje (magnitud): Vs = ( VR2 + VC2 )1/2
Angulo de desfase Θ = Arctang (-VC/VR)
Como se dijo antes- La corriente adelanta al voltaje en un capacitor en 90°- La corriente y el voltaje están en fase en un resistor.
Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de voltajes.
De estos gráficos de obtiene la magnitud y ángulo de la fuente de alimentación (ver fórmulas anteriores):
A la resistencia total del conjunto resistor-capacitor, se le llama impedancia (Z) (un nombre más generalizado) y Z es la suma fasorial (no una suma directa) de los valores del resistor y de la reactancia del capacitor. La unidad de la impedancia es el "ohmio".
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La impedancia (Z) se obtiene con ayuda de la siguiente fórmula:
donde:- Vs: es la magnitud del voltaje- Θ1: es el ángulo del voltaje- I: es la magnitud de la corriente- Θ2: es el ángulo de la corriente
3. Materiales y equipos. Una computadora Un software: Multisim
4. Esquema eléctrico
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5. Registro de datos
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6. Cuestionario
a) Como se calcula la formula de la impedancia en los circuitos RC?
R=
La impedancia Z se obtiene dividiendo directamente Vs e I y el ángulo (Θ) de Z se obtiene restando el ángulo de I del ángulo Vs.
El mismo triángulo de voltajes se puede utilizar si a cada valor (voltajes) del triángulo lo dividimos por el valor de la corriente (corriente es igual en todos los elementos en una conexión serie), y así se obtiene el triángulo de impedancia
b) Demuestre que la diferencia de potencial en el capacitor Vc y en la resistencia VR, está dado por:
y
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Teniendo en cuenta que la intensidad se define como la carga que atraviesa la sección del circuito en la unidad de tiempo, i=dq/dt, tendremos la siguiente ecuación para integrar
Derivando con respecto al tiempo, obtenemos la intensidad en función del tiempo
La carga tiende hacia un valor máximo C·Ve al cabo de un cierto tiempo, teóricamente infinito.La intensidad disminuye exponencialmente con el tiempo, hasta que se hace cero cuando se alcanza la carga máxima.La cantidad RC que aparece en el denominador de t se denomina constante de tiempo del circuito. Este representa el tiempo que tomará a la corriente para decrecer hasta 1/e de su valor inicial.La analogía hidráulica de la carga de un condensador es un tubo-capilar alimentado por un flujo constante producido por un frasco de Mariotte.
c) ¿A qué se denomina constante de tiempo en un circuito R-C?
Después de un tiempo igual a RC, la corriente en el circuito R- C disminuye a 1/e ( cerca de 0.38) de su valor inicial. En este momento, la carga del capacitor ha alcanzado(1 - 1/e) = 0.632 de su valor final Qf= C .El producto RC es, pues una medida de que tan rápido se carga el capacitor. RC se llama constante de tiempo o tiempo de relajación del circuito y se representa con :
= RC ( constante de tiempo para un circuito R - C).Cuando es pequea, el capacitor se carga rpidamente; cuando es mas grande, la carga lleva mas tiempo.Si la resistencia es pequeña,es mas fácil que fluya corriente y el capacitor se carga en menor tiempo.Ejemplos. Carga de un capacitor en un circuito RC
d) ¿Cuál es a diferencia entre corriente alterna y corriente continua?Se sabe que la corriente alterna es senoidal y que la contínua es constante. Más allá de eso, las principales diferencias son:
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La corriente alterna se puede elevar o reducir en tensión o corriente repetidamente mediante transformadores sin que se deforme su forma, debido a su forma de onda senoidal.
La corriente contínua tiene un campo eléctrico más intenso, lo cual hace que la aislación de los cable debe ser mayor
La corriente contínua no puede eleverse en tensión directamente; primero debe convertirse a alterna.
L corriente contínua no tiene pérdidas por frecuencia o efecto skin para interconectar dos redes de alterna, la frecuencia debe ser igual y
sincrónica Las corrientes alternas trifásicas permiten ahorro de material en los cables
e) Nombre 10 ejemplos de corriente continua y 10 de corriente alterna.
Corriente alterna Plancha electrica Guitarra eletrica Amplificador Lamparas incandecentes Televisor
Corriente continua o directa Carro a control remoto juguetes Linterna Celular Portatil (Laptop)
La corriente alterna es la de los enchufes o toma corrientes, y la directa o continua es la de las pilas o baterias.
7. Conclusiones
Se comprobó que en un circuito RC conectado a una fuente de voltaje, una resistencia influye en el tiempo en que se carga un capacitor, ambos conectados en serie y paralelo respectivamente.
En el proceso de carga del capacitor, el voltaje de este capacitor aumenta de manera exponencial a través del tiempo, tendiendo hacia un valor máximo, que correspondería a un valor cercano al voltaje entregado por la fuente de poder.
En el proceso de descarga del capacitor, el voltaje disminuye de manera exponencial a través del tiempo, empezando en un valor máximo y tendiendo a cero conforme el tiempo de descarga transcurre.
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8. Bibliografía
Tecnologiahttp://www.areatecnologia.com/corriente-continua-alterna.htm
Asi Funcionahttp://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corriente_alterna_1.htm
Electronica Unicromhttp://unicrom.com/Tut_circuitoRC.asp
SAEM Thaleshttp://thales.cica.es/cadiz2/ecoweb/ed0184/Tema2/2.5.1.htm
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