CIRCUITOS RLCSareth Maldonado, Bayron Santoya, Julian Benavides, Jose Londoo

Profesor(a) Brenda Rodrguez. Grupo DD1 Mesa 1.08-11-2012Laboratorio de Fsica de Campos, Universidad de la Costa, Barranquilla

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUCDEPARTAMENTO DE CIENCIAS BSICASFACULTAD DE INGENIERA

Resumen

En esta experiencia procedimos a la construccin de un circuito RLC, que esta compuesto por una resistencia (R), un inductor o solenoide (L) y un capacitor (C). Procedimos a armar un circuito en serie, conectando los elementos anteriormente mencionados a una fuente de poder de tipo AC; hecho el montaje, medimos el voltaje en R, en L y en C; luego medimos la corriente del circuito; y posteriormente realizamos los clculos indicados en la gua suministrada por la docente.

Palabras Clave:Circuito, RLC, Resistencia, Corriente, Voltaje.

Abstract

In this experiment proceeded to the construction of an RLC circuit, which is composed of a resistor (R), an inductor or solenoid (L) and a capacitor (C). We proceeded to build a series circuit, connecting the above elements to a source of AC power type; made assembly, measure the voltage across R, L and C, then measure the current in the circuit, and then perform the calculations indicated in the guide provided by the teacher.

Keywords:Circuit, RLC, Resistance, Current, Voltage.

1. Introduccin

Enelectrodinmicauncircuito RLCes un circuito lineal que contiene unaresistencia elctrica, unabobina(inductancia) y un condensador(capacidad).Existen dos tipos de circuitos RLC, enserieo enparalelo, segn la interconexin de los tres tipos de componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describen generalmente por una ecuacin diferencial de segundo orden (en donde loscircuitos RCoRLse comportan como circuitos de primero orden).

2. Fundamentos Tericos

Circuito RLC en serie con corriente AC:

Figura 1. Circuito RLC con corriente AC

ConocidaZ, la corriente se puede calcular mediante la Ley de Ohm y su descomposicin en mdulo y ngulo de desfase no debera suponer mayor problema a estas alturas. As,

Figura 2. Corriente Mediante Ley de OhmTambin por Ley de Ohm se calculan los mdulos de las tensiones de los diferentes elementos (las fases respecto aison siempre las mismas: 0 paravr, 90 paravly -90 paravc). Concretamente,

Como se comentaba ms arriba, existe un caso especial en un circuito serie RLC. ste se produce cuandoXc=Xly por lo tantoX=0. En un circuito de este tipo dicha circunstancia siempre se podr dar y ello ocurre a una frecuencia muy determinada (recordemos la dependencia deXcyXlrespecto de la frecuenciafde la tensin de alimentacin). Cuando tal ocurre decimos que el circuito est en resonancia, y la frecuencia para la que ello ocurre se llamar frecuencia de resonancia. Cul ser el valor de dicha frecuencia? IgualandoXcyXl podremos conocer su valor:

Figura 3. Frecuencia de Resonancia

A la frecuencia de resonancia el circuito se comportar como resistivo puro, ya que los efectos capacitivos e inductivos se anulan mutuamente.Enresonanciacomo losvaloresde XC y XL son iguales, se cancelan y en uncircuito RLCenserielaimpedanciaque ve la fuente es el valor de la resistencia. A frecuencias menores a la de resonancia, el valor de la reactancia capacitiva es grandey la impedancia es capacitiva. A frecuencias superiores a la de resonancia, el valor de la reactancia inductivacrece y la impedancia es inductiva.Una representacin grfica del fenmeno de la resonancia es la siguiente:

Grafica 1. Fenmeno de Resonancia

Lo aqu representado es el valor del mdulo de la corriente que recorre el circuito segn sea la frecuencia de la tensin de alimentacin. Si se calcula la frecuencia de resonancia se ver que para los valores de la grfica sta es de 5033Hz, lo que corresponde con el mximo de la curva de la grfica. Para frecuencia inferiores y superiores a la de resonancia el valor de la corriente ser menor, lo cual es lgico ya que slo para la frecuencia de resonancia la resta de reactancias ser cero. Para frecuencias inferiores a la de resonancia predomina la reactancia capacitiva, siendo la inductiva la que predomina para frecuencias superiores a la de resonancia.

Corrientes Eddy:Esta basada en losprincipiosde lainduccinelectromagntica y es utilizada para identificar o diferenciar entre una amplia variedad de condiciones fsicas, estructurales y metalrgicas en partes metlicas ferromagnticas y no ferromagnticas, y en partes no metlicas que sean elctricamente conductoras.Las corrientes de Eddy son creadas usando la induccin electromagntica, estemtodono requiere contacto elctrico directo con la parte que esta siendo inspeccionada.Aplicaciones: Medir o identificar condiciones opropiedadestales como: conductividad elctrica, permeabilidad magntica, tamao de grano, condicin de tratamiento trmico, dureza y dimensiones fsicas de losmateriales. Detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales, como costuras, traslapes, grietas, porosidades e inclusiones. Detectar irregularidades en laestructuradelmaterial. Medir el espesor de un recubrimiento no conductor sobre un metal conductor, o el espesor de un recubrimiento metlico no magntico sobre un metal magntico.Ventajas: Se aplica a todos los metales, electroconductores y aleaciones. Altavelocidadde prueba. Medicin exacta de la conductividad. Indicacin inmediata. Deteccin de reas de discontinuidades muy pequeas. ( 0.0387 mm2 0.00006in2 ) La mayora de losequipostrabajan con bateras y son porttiles. La nicauninentre el equipo y el artculobajoinspeccin es uncampomagntico, no existe posibilidad de daar la pieza.Limitaciones: La capacidad de penetracin esta restringida a menos de 6 mm. En algunos casos es difcil verificar los metales ferromagnticos. Se aplica a todas las superficies formas uniformes y regulares. Losprocedimientosson aplicables nicamente a materiales conductores. No se puede identificar claramente lanaturalezaespecfica de las discontinuidades. Se requiere depersonalcalificado para realizar la prueba.

Corrientes Inducidas:Esta tcnica consiste en generar corriente elctrica en un material conductorLa bobina A esta conectada a una batera a travs de un interruptor. Unasegundabobina B conectada a un galvanmetro, esta colocada cerca cuando se cierra el interruptor produciendo una corriente en la bobina A. Una corriente momentnea es inducida en la bobina B.

Figura 4. Bobinas Corriente Inducida

El principio de la prueba se basa en elprocesode induccin electromagntica. El cual incluye una bobina de prueba a travs de la cual se hace pasar una corriente alterna. Elflujode la corriente variante en una bobina de prueba produce uncampo magnticovariante alrededor de la bobina, el cual es conocido como campoprimario.Cuando un objeto de prueba elctricamente conductor es colocado en el campo primario, una corriente elctrica ser inducida en el objeto.Las corrientes de Eddy son corrientes elctricas circulantes inducidas por un campo magntico alterno en un conductor aislado. Tambin se le conocen como corrientes parsitas o corrientes de Foucault.

Figura 5. Corrientes de Eddy

En un material aislante no se induce las corrientes de Eddy sin embargo el campo magntico de la bobina atraviesa dicho material no conductor.

Figura 6. Campo Magntico a Travs de un Aislante

El campo producido en la bobina es directamente proporcional a la magnitud de la corriente aplicada, a la frecuencia y a los parmetros de la bobina como: Inductancia Dimetro. Longitud. Espesor (ancho de la bobina) Numero de vueltas del alambre. Metal delcoraznde la bobina

3. Desarrollo Experimental

Para desarrollar esta experiencia exitosamente necesitamos los siguientes materiales:

Solenoide Resistencia de unos 200 - 600 Capacitor de 2F - 4 F Fuente de poder AC

Posteriormente realizamos el siguiente montaje:

Figura 7. Montaje del Circuito

Hecho esto realizamos las medidas correspondientes:

Voltaje en R 1.080V Voltaje en L 15.17 V Voltaje en C 2.695 V

Adems de las medidas correspondientes para cada elemento del circuito:

R= 496.7 L= 2.5 H C= 3.11F

Hecho procedemos con los clculos correspondientes.

4. Clculos y Anlisis de los Resultados

Utilizaremos las siguientes formulas:

a. b. c.

Si Xc es mayor que el ngulo de fase es negativo y se dice que el circuito es capacitivo porque el capacitor domina la reactancia.

5. Conclusiones

Podemos concluir que en corriente alterna aparecen dos nuevos conceptos relacionados con la oposicin al paso de la corriente elctrica. Se trata de la reactancia y la impedancia. Un circuito presentar reactancia si incluye condensadores y/o bobinas. La naturaleza de la reactancia es diferente a la de la resistencia elctrica. En cuanto a la impedancia decir que es un concepto totalizador de los de resistencia y reactancia, ya que es la suma de ambos. Es por tanto un concepto ms general que la simple resistencia o reactancia.

6. Bibliografa

Consultado en: http://www.monografias.com/trabajos30/corrientes-eddy/corrientes-eddy.shtml. Noviembre de 2012. Consultado en: http://www.terra.es/personal2/equipos2/rlc.htm. Noviembre de 2012. Consultado en: http://html.rincondelvago.com/circuitos-rlc_1.html. Noviembre de 2012.