procedimiento_circuitos_rc_rl

Laboratorio II de Física
Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Actividad Nº 1. Medición del ángulo de fase entre dos señales
sinusoidales de la misma frecuencia.
Considere las siguientes dos señales sinusoidales:
V1 = A sen t
V2 = B sen(t+)
Se conoce a  como el ángulo de fase o desfasaje entre las dos señales. Gráficamente
observamos que el desfasaje es una medida en el tiempo del corrimiento relativo entre
las dos señales:
V
/
sen (t)
sen ( t + 
t
/
/
Demuestre que / tiene unidades de tiempo:
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Monte el siguiente circuito para medir el desfasaje entre el Voltaje en el condensador y su
corriente. La corriente del condensador es la misma que la de la resistencia y la corriente
en una resistencia es proporcional a su voltaje:
VCH 1
Osciloscopio
R
Generador
C
VCH 2
CH 1
CH 2
Verifique que las dos tierras de las puntas del osciloscopio están conectadas al mismo
punto, como indica el diagrama.
Como el Canal 2 ( CH 2 ) del Osciloscopio está midiendo realmente –VC, para ajustar la
fase de VCH 2 utilice el control que cambia el signo del CH 2.
Use los valores:
Componente
Símbolo
Valor
Unidad
Frecuencia del Generador
f
100
Hz
Resistencia
R
1
k
Condensador
C
1
F
2
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Haga un dibujo de las dos señales resaltando claramente la señal asociada con la
corriente ( VR ):
Y [divisiones]
X
[divisiones]
Mida el desfasaje entre el Voltaje del Condensador y su corriente, midiendo  / :
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Actividad Nº 2. Método de las amplitudes iguales para medir el
desfasaje.
Si dos señales sinusoidales de la misma frecuencia tienen igual amplitud es posible medir
el desfasaje entre ellas midiendo la relación entre su amplitud máxima y la amplitud de la
señal en el momento de cruce A/A1, como se indica en la figura:
V
A sen (t)
A
A1
A sen ( t + 
t
t1
Para t = t1 tenemos: A1 = A sen t1, o despejando: A1 / A = sen t1.
Por otra parte, como las amplitudes son iguales en t = t1 tenemos:
sen t1 = sen ( t + sen t1 cos  + cos t1 sen  .
Sustituyendo obtenemos:
2
A1 A1
A 

cos   1   1  sen
A
A
 A 
o
2
 A 
1  cos      1 sen
 A1 
usando las identidades trigonométricas:
 
 
2 tan  
1  tan2  
2 ,
2 ,
sen 
y
cos  
 
 
1  tan2  
1  tan2  
2
2
obtenemos finalmente:
 
tan   
2
2
 A 
   1 .
 A1 
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Usando el botón que suprime la señal ( Ground ) verifique que los dos canales del
osciloscopio están centrados. Quite la calibración vertical de una de las señales y
modifique la ganancia del amplificador vertical hasta que las dos señales tengan la misma
amplitud. Mida las distancias A1-A1 y A-A indicadas a continuación:
V
t
A1-A1
A-A
Calcule el desfasaje:
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Práctica Nº 2
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Actividad Nº 3. Método del cruce por cero para medir el desfasaje.
Podemos medir el desfasaje de una señal respecto a otra si determinamos la amplitud de
una cuando la otra pasa por cero, como indica la siguiente figura:
V
A sen (t)
B
A
B sen ( t + 
A2
t
t2
El tiempo t2 está determinado por la relación:
 t2 +  = ,
por lo tanto: A2 = A sen ( t2 ) = A sen (  –  ) = A sen . Con lo cual:
sen  = A2 / A.
Una manera de implementar este método es combinar las dos señales de forma
ortogonal, usando la opción X-Y del osciloscopio. Esta combinación producirá en la
pantalla una elipse, a partir de la cual será sencillo determinar los valores de A y A2,
cuando la otra señal pasa por cero, como se indica en la figura:
A2
A
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Ajuste el Osciloscopio para eliminar el barrido ( Configuración X-Y) y mida el desfasaje
entre el Voltaje del Condensador y su corriente.
Actividad Nº 4. Desfasajes entre el voltaje y la corriente en una
bobina.
Monte el siguiente circuito para medir el Desfasaje entre el Voltaje de un Inductor y su
corriente:
VCH 1
Osciloscopio
R
Generador
L
VCH 2
CH 1
CH 2
Verifique que las dos tierras de las puntas del osciloscopio están conectadas al mismo
punto, como indica el diagrama.
Como el Canal 2 ( CH 2 ) del Osciloscopio está midiendo realmente –VL, para ajustar la
fase de VCH 2 utilice el control que cambia el signo del CH 2.
Use los valores:
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Componente
Símbolo
Valor
Unidad
Frecuencia del Generador
f
1000
Hz
Resistencia
R
1
k
Inductor
C
0,044
H
Haga un dibujo de las dos señales resaltando claramente la señal asociada con la
corriente ( VR ):
Y [divisiones]
X
[divisiones]
Mida el desfasaje entre el Voltaje del Inductor y su corriente, midiendo  / :
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Práctica Nº 2
Circuitos RC y RL
Mida el desfasaje entre el Voltaje del Inductor y su corriente, usando el método de las
amplitudes iguales:
Mida el desfasaje entre el Voltaje del Inductor y su corriente, usando el método del cruce
por cero:
Escriba las conclusiones generales de la práctica:
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