Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Elementos básicos [Escriba una cita del documento o del resumen de u n punto interesante. Puede situar el cuadro de texto texto en cualquier lugar del documento. tilice tilice la !c"a #erramientas de cuadro de texto para cambiar el $ormato del cuadro de texto de la cita.%
asi&os '(S
(aboratorio de )ircuitos de ).*. ).+.
,)- +aniela *riana Morales #ernánde/ 0ranco -arela 1randon
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INTRODUCCION
Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro. Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje !"orizontal# representa tiempos y el eje $ !vertical# representa tensiones. %a imagen as& o'tenida se denomina oscilograma. (uelen incluir otra entrada, llamada )eje *) o )+ilindro de e"nelt) que controla la luminosidad del "az, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza. %os osciloscopios, clasificados seg-n su funcionamiento interno, pueden ser tanto analógicos como digitales, siendo el resultado mostrado idéntico en cualquiera de los dos casos, en teor&a. En un osciloscopio eisten, 'ásicamente, dos tipos de controles que son utilizados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio, esto denominado en forma técnica se puede decir que el osciloscopio sirve para o'servar la señal que quiera medir. Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano. El primer control regula el eje !"orizontal# y aprecia fracciones de tiempo !segundos, milisegundos, microsegundos, etc., seg-n la resolución del aparato#. El segundo regula el eje $ !vertical# controlando la tensión de entrada !en /oltios, mili voltios, micro voltios, etc., dependiendo de la resolución del aparato#. Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla, permitiendo sa'er cuánto representa cada cuadrado de ésta para, en consecuencia, conocer el valor de la señal a medir, tanto en tensión como en frecuencia. Elementos pasivos
Elementos pasivos son aquellos componentes de los circuitos, que disipan o almacenan energ&a eléctrica o magnética y constituyen por ello los receptores o cargas de un circuito. Estos elementos son modelos matemáticos lineales e ideales de los elementos f&sicos del circuito que, individualmente, pueden presentar las siguientes propiedades0 • •
disipación de energ&a eléctrica !10 resistencia#2 almacenamiento de energ&a en campos magnéticos !%0 coef. de autoinducción#2
)ircuitos de ).* y ).+
Página
•
almacenamiento de energ&a en campos eléctricos !+0 capacidad#.
%as tres propiedades pueden darse en mayor o menor grado en el comportamiento de un componente de un circuito real, por ello las caracter&sticas de los componentes prácticos pueden sintetizarse por medio de una adecuada com'inación de 1, % y +. El término resistencia o resistor se utiliza para caracterizar un componente de un circuito cuyo comportamiento se aproima idealmente a un elemento 1 puro. El término 'o'ina o inductor se refiere a un componente de un circuito cuya principal caracter&stica es la inductancia. El condensador indica un componente cuyo comportamiento se aproima idealmente a un elemento + puro. %os elementos 1, % y + se suponen ideales, lo cual quiere decir que cada uno tiene unas propiedades -nicas e independientes de las caracter&sticas de los otros, y además implica que las relaciones eistentes entre la tensión y corriente en cada uno son lineales, es decir, las relaciones v3i consisten en ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes. %os valores 1, % y + se supondrán tam'ién independientes de la frecuencia y de las amplitudes de tensión y corriente. El término pasivo indica que los elementos no contienen generadores, y en consecuencia, no puede aparecer ninguna tensión y corriente entre sus terminales si no se aplica !o se "a aplicado con anterioridad# una fuente de energ&a eterior. EQUIPO o o o o o
4enerador de funciones 5sciloscopio 1esistencia 6 78, resistencia 699 8 +apacitor de 9.:: µ+ ;o'ina de 9.< =enry
DESARROLLO
6. +on el osciloscopio, el generador de funciones y las resistencias construya el circuito de la figura >.6. En este momento no conecte el capacitor y la 'o'ina.
)ircuitos de ).* y ).+
Página ,
Figura 1 Diagrama de colocación de elemento
Para la resistencia
:. ?juste el generador de funciones para que proporcione una onda senoidal con frecuencia de @99 =z y /AB volts pico en el canal 6. <. +on el +?C?% : mida el voltaje V . B. /isualice los dos canales y di'uje o fotograf&e las formas de onda de / y 1
V 1
!voltaje y corriente#.
Figura ! Circuito con reitencia
>.
Di'uje o fotograf&e las formas de onda de voltaje y corriente cuando la señal de una onda es cuadrada y una triangular.
)ircuitos de ).* y ).+ Figura " Se#al emitida $or el arreglo
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Figura % Se#al emitida $or el arreglo
Para el capacitor
@. +am'ie la resistencia de 6 78 por el capacitor y repita el procedimiento : y <. . Fnicamente para la onda senoidal, mida las divisiones, en el =51G*5CH?%, que ocupa un ciclo completo de la señal y mida tam'ién las divisiones, de la diferencia de fase entre las señales. I. Di'uje o fotograf&e las formas de onda del voltaje y corriente cuando la señal de ecitación es una onda senoidal, cuadrada y una triangular.
Figura & Circuito con ca$acitor
)ircuitos de ).* y ).+
Página 6 Figura ' Se#al emitida $or el arreglo
Para la bobina
J. +am'ie el capacitor por la 'o'ina y repita los procedimientos :, <, y I.
Figura ) Se#al emitida Figura $or el arreglo * Se#al emitida $or el arreglo
AN(LISIS
6. +on el circuito
V 1
que se o'tuvo en el procedimiento <, calcule la corriente del
I pico=
V 1 100
)ircuitos de ).* y ).+
. 10 <@ m?
Página 7
:. De acuerdo a los resultados a los procedimientos B y > K+ómo es la forma de la onda de corriente con respecto a la forma de la onda de voltajeL En una resistencia. Para las ondas senoidales, cuadradas y triangulares. 10 /a desfasada. <. Use los resultados de los análisis 6 !?mplitud# y : !fase# para escri'ir la epresión matemática de la corriente instantánea, en la resistencia, y compare ésta con la calculada teóricamente. − R : I =1 x 10 cos (t ) [ A ] 3
B. +on los resultados o'tenidos en los procedimientos @ y calcule la corriente del circuito
I pico=
V 1 100
, y el ángulo de fase θ A @9M div3
diferencia3faseNdiv3ciclo3completo. En el capacitor. 10 <@ m? θA::.>M >. Use los resultados del análisis B para escri'ir la epresión matemática de la corriente instantánea, en el capacitor, y compare ésta con la calculada teóricamente. R : I =−4.54 x 10 sin ( t )[ A ] 6
@. De los resultados del procedimiento I K+ómo es la forma de la onda de corriente con respecto a la forma de onda de voltajeL En un capacitor. Para las ondas senoidales, cuadradas y triangulares. 10 Co posee forma com-n. . +on los resultados o'tenidos en los procedimientos J calcule la corriente del circuito
I pico=
V 1 100
, y el ángulo de fase θ A @9M div3diferencia3
faseNdiv3ciclo3completo. En la 'o'ina. 10 <@ m?
θA6.6BM
I. Use los resultados del análisis para escri'ir la epresión matemática de la corriente instantánea, en la 'o'ina, y compare ésta con la calculada teóricamente. I =3.33sin ( t )[ A ] J. Del resultado del procedimiento J K+ómo es la forma de onda de corriente con respecto a la forma de onda de voltajeL En una 'o'ina. Para las ondas senoidales, cuadradas y rectangulares. 10 Hiene pequeños segmentos de recta en los ejes , mientras que en y no se aprecia. CONCLUCIONES )ircuitos de ).* y ).+
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o
Oranco /arela ;randon0
?l realizar las configuraciones de 1 % + las impedancias se cancelan, ya que el condensador posee una corriente en sentido contrario al de la 'o'ina, presentándose una yutaposición entre las corrientes. En circuito 1+ en serie, a medida que la frecuencia aumenta, el condensador se comporta como un corto. En la configuración 1 % +, cuando la frecuencia es muy alta la 'o'ina se convierte en un corto2 y cuando la frecuencia es muy 'aja el condensador se comporta como un corto. Este tipo de circuito se denomina trampa o rec"azo de onda. (eg-n la configuración que se presente se puede encontrar que en el circuito 1%, cuándo la reactancia tiende a infinito el voltaje es igual a 6. (iendo el caso de %1 en serie ocurre que cuando la reactancia tiende a infinito se "ace cero. En la configuración 1+ el condensador a medida que la frecuencia tiende a infinito se "ace cero. En los am'os casos anteriores se pudo determinar que la reactancia es directamente proporcional a la frecuencia. o
orales =ernández Daniela ?riana
? partir de esta práctica y realizar las mediciones correspondientes podemos decir que el osciloscopio es de gran ayuda ya que al "acer la medición e interpretar lo que arroja este dispositivo al acoplarlo con un circuito, podemos "acer cálculos con diferentes elementos como en este caso una resistencia, un capacitor y una 'o'ina, podemos concluir que cada elemento se comporta de manera diferente y podemos decir que disipan o almacenan energ&a lo que "acen que cada uno tenga propiedades -nicas e independientes de las caracter&sticas de los otros.
+I+LIO,RAFIA o o
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)ircuitos de ).* y ).+
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