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    Practica 4 Villacres - Solano

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    Antonio Marco
    Este documento presenta los detalles de dos experimentos realizados para analizar circuitos en corriente alterna. El primer experimento midió voltajes y corrientes pico a pico y rms en un circuito RC a diferentes frecuencias. El segundo experimento midió los ángulos y tiempos de desfase entre la corriente y el voltaje en un circuito RLC a varias frecuencias. Las mediciones experimentales se compararon con cálculos teóricos y se reportaron los errores.

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    Practica 4 Villacres - Solano

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    Este documento presenta los detalles de dos experimentos realizados para analizar circuitos en corriente alterna. El primer experimento midió voltajes y corrientes pico a pico y rms en un circuito RC a diferentes frecuencias. El segundo experimento midió los ángulos y tiempos de desfase entre la corriente y el voltaje en un circuito RLC a varias frecuencias. Las mediciones experimentales se compararon con cálculos teóricos y se reportaron los errores.

    Descripción original:

    practica 4

    Título original

    practica 4 Villacres_ Solano

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    Este documento presenta los detalles de dos experimentos realizados para analizar circuitos en corriente alterna. El primer experimento midió voltajes y corrientes pico a pico y rms en un circuito RC a diferentes frecuencias. El segundo experimento midió los ángulos y tiempos de desfase entre la corriente y el voltaje en un circuito RLC a varias frecuencias. Las mediciones experimentales se compararon con cálculos teóricos y se reportaron los errores.

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    Practica 4 Villacres - Solano

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    Antonio Marco
    Este documento presenta los detalles de dos experimentos realizados para analizar circuitos en corriente alterna. El primer experimento midió voltajes y corrientes pico a pico y rms en un circuito RC a diferentes frecuencias. El segundo experimento midió los ángulos y tiempos de desfase entre la corriente y el voltaje en un circuito RLC a varias frecuencias. Las mediciones experimentales se compararon con cálculos teóricos y se reportaron los errores.

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    Nombres:

    • Marco Antonio Solano Rivera


    • Sergio Andrés Villacrés Almeida

    Nombre del profesor de laboratorio:

    • Francisco Xavier Daza Tituana

    Nombre del ayudante del laboratorio:

    • Hugo Eduardo Franco Sala

    Práctica: # 4 Paralelo: 105

    Fecha de entrega: 08 de diciembre de 2022

    Tema de la Práctica: Análisis de circuitos en AC

    GUAYAQUIL – ECUADOR

    SEGUNDO TÉRMINO – 2022


    Objetivos
    1.1. Objetivo General:
    • Analizar circuitos en AC, utilizando un generador de funciones para
    estudiar el comportamiento de las señales de corriente y voltaje en estos
    circuitos
    1.2. Objetivos Específicos
    • Analizar las señales de voltaje que entrega el generador de funciones,
    estudiando su comportamiento y el de la corriente en el tiempo.
    • Obtener voltajes máximos (Vp-p) en el dominio del tiempo, y Voltajes rms
    por medio de un osciloscopio
    • Identificar el ángulo y el tiempo de desfase entre la corriente y el voltaje,
    de una señal de voltaje emitida por el osciloscopio.

    Equipos y materiales

    1. Caja de resistencia variable

    2. Caja de capacitancia variable


    3. Inductor

    4. Multímetro Fluke

    5. Cable tipo banana

    6. Osciloscopio TEKTRONIX-
    7. Computadora de Escritorio

    2. Procedimiento
    Experimento 1

    Ilustración 1: Diagrama esquemático del Circuito 1

    • Construir le circuito expuesto en el diagrama.


    • Utilizando un generador de funciones NI Elvis II insertar una fuente de
    voltaje de señal sinusoidal pico-pico de 10p-p.
    • Realizar las mediciones de Voltaje pico-pico y Voltaje rms de la
    resistencia.
    • Realizar las medicines de Corriente pico-pico Corriente rms de la
    resistencia.
    • Establecer el error entre los valores experimentales y los valores
    teóricos de las mediciones anteriores.
    Experimento 2

    Ilustración 2 Diseño del circuito del experimento 2

    • Dibujar el circuito del experimento 2 en una nueva hoja del programa


    Ni multisim.
    • Con un Generador de Funciones GWISNTEK establecer una fuente que
    genere 10 Voltios pico-pico.
    • Realizar las mediciones de tiempo de desfase td entre la corriente y el voltaje
    del circuito, a diferentes frecuencias como lo indica la tabla de resultados.
    • Realizar las mediciones de ángulo de desfase θd entre la corriente y el voltaje
    del circuito, a diferentes frecuencias como lo indica la tabla de resultados.
    • Establecer la diferencia entre los valores td y θd medidos de forma
    experimental y los valores obtenidos de forma teórica.
    3. Cálculos teóricos
    Cálculos teóricos del experimento 1

    Ilustración 1 Cálculos teóricos: Medición Indirecta de la Resistencia equivalente.


    Ilustración 2 Cálculos teóricos experimento 2

    Cálculos teóricos del experimento 1

    Ilustración cálculos teóricos experimento 2


    4. Tablas y resultados
    • Tablas
    Tabla de datos del Experimento 1

    #Experimento 1
    Calculo Medida
    Magnitudes físicas Error (%)
    teórico Experimental
    Para la frecuencia de f=60 Hz
    Voltaje pico a pico(V) 4.127 4.4 0.062045455
    Voltaje Rms (V) 1.459 1.54 0.052597403
    Corriente pico a pico (mA) 0.412 0.54 0.237037037
    Corriente Rms (mA) 0.145 0.44 0.670454545
    Para la frecuencia de f=4000 Hz
    Voltaje Rms (V) 3.78 3.154 0.198478123
    Voltaje pico a pico(V) 9.555 9.8 0.025
    Corriente Rms (mA) 0.378 0.378 0
    Corriente pico a pico (mA) 0.955 0.9555 0.000523286
    Para la frecuencia de f=2000 Hz
    Voltaje Rms (V) 3.531 3.475 0.016115108
    Voltaje pico a pico(V) 9.878 10.2 0.031568627
    Corriente Rms (mA) 0.3531 0.3531 0
    Corriente pico a pico (mA) 0.9878 0.9878 0
    Para la frecuencia de f=10000 Hz
    Voltaje Rms (V) 3.531 3.056 0.155431937
    Voltaje pico a pico(V) 9.878 8.8 0.1225
    Corriente Rms (mA) 0.353 0.3531 0.000283206
    Corriente pico a pico (mA) 0.987 0.9878 0.000809881

    Para efectuar el calculo de la corriente se la obtuvo de manera indirecta utilizando la


    siguiente expresión.

    𝑉𝑅𝑀𝑆(𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙) 𝑉𝑝𝑝(𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙)
    𝐼𝑅𝑀𝑆 = y 𝐼𝑣𝑝𝑝 =
    𝑅1 𝑅1
    Tabla de datos del Experimento 2

    #Experimento 2
    Magnitudes físicas Calculo teórico Medida Experimental Error (%)
    Para la frecuencia de f=60 Hz
    Angulo de
    desfase(grado) 294.37 311.11 0.05380734
    tiempo de desfase
    (ms) 1.362 1.44 0.05416667
    Para la frecuencia de f=400 Hz
    Angulo de desfase 17.11 35.2 0.51392045
    tiempo de desfase
    (ms) 0.238 0.472 0.49576271
    Para la frecuencia de f=2000 Hz
    Angulo de desfase 0 0 0
    tiempo de desfase
    (ms) 0 0 0
    Para la frecuencia de f=10000 Hz
    Angulo de
    desfase(grado) 29.45 30.01 0.01866045
    tiempo de desfase 0.018 0.018 0

    Tabla 2. Valores Teóricos y experimentales del Experimento


    2
    Para efectuar el cálculo del Angulo de desfase se la obtuvo de manera indirecta
    utilizando la siguiente expresión.

    𝑑𝑡
    𝜃° = ∗ 360°
    𝑇

    Nota: Si se añadiera la fila de Periodo, el periodo experimental y teórico son los mismos
    de como que el error seria cero, y si se añadiera tambien la fila de el ángulos de desfase
    en radianes el error de la medida seria exactamente igual al Angulo de desfase en
    grados
    5. Análisis
    Nota: En la realización de esta practica se ha utilizado dos aparatos de medida (2
    osciloscopios) debido que el primero estaba dañado o presentaba fallas para su
    correcto uso y obtención de medidas experimental, además cabe decir que el
    ayudante nos menciono que el osciloscopio es un aparato de medida sensible
    debido que puede entrar aire a través de los canales analógicos causando asi ruido
    en la onda que nos interesa medir

    Análisis de Cálculos y resultados del experimento 1


    El circuito eléctrico el cual se realizo esta practica fue un circuito RLC de
    corriente alterna cuyo voltaje pico a pico fue de 10 voltios además se realizo
    variaciones de la frecuencia siento 60,400,2000 y 10000 Hercios (Hz). Lo que
    se pretendió medir en este experimento es medir la corriente 𝐼𝑅𝑀𝑆 y 𝐼𝑣𝑝𝑝 junto
    a los voltajes 𝑉𝑅𝑀𝑆 y 𝑉𝑣𝑝𝑝 sobre la resistencia 𝑅1 , claro está que el
    osciloscopio solo mide voltaje es por ello por lo que para poder calcular 𝐼𝑅𝑀𝑆
    y 𝐼𝑣𝑝𝑝 se lo debió realizar de forma indirecta, puesto que ya se conocía los
    valores correspondientes de 𝑉𝑅𝑀𝑆 y 𝑉𝑣𝑝𝑝 gracias al osciloscopio se puedo
    utilizar la ley ohm pero no antes de pasar el circuito al dominio de la frecuencia
    asi obteniendo términos de impedancia sobre el circuito siendo asi posible
    calcular la corriente sobre el circuito de forma indirecta por la ley de ohm
    𝑉𝑅𝑀𝑆(𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙) 𝑉𝑝𝑝(𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙)
    siendo 𝐼𝑅𝑀𝑆 = y 𝐼𝑣𝑝𝑝 = y es cuestión de variar la
    𝑅1 𝑅1

    frecuencia en el generador de funciones para calcular las medidas que nos


    piden hallar . Analizando el circuito RLC, primero se pasa el circuito al dominio
    de la frecuencia, después de realizar este cambio podremos notar que las
    impedancias se encuentran en serie siendo como resultado la impedancia
    equivalente 𝑧 = 𝑅1 + (𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )𝑗 con ello se calcula el módulo de z siendo
    |𝑧| = √𝑅12 + (𝑋𝐿 − 𝑋𝐶 )2 con esto calculado se puede calcular las corrientes
    𝑉𝑅𝑀𝑆 𝑉𝑝𝑝
    𝐼𝑅𝑀𝑆 y 𝐼𝑣𝑝𝑝 utilizando la ley de ohm 𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 𝐼𝑅𝑀𝑆 = |𝑧|
    y 𝐼𝑣𝑝𝑝 = |𝑧|
    ya con esto

    se utiliza el divisor de voltaje y sobre R1 y con esto se obtiene los cálculos


    teóricos , es cuestión de variar las frecuencias y se obtendría los distintos
    valores que nos piden hallar.
    Análisis circuito2:
    Con los cálculos teóricos obtenidos a través del experimento 1 se puede
    𝑋𝐿 −𝑋𝐶
    calcular el Angulo de desfase siendo 𝜃 ° = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛( ) y para pasar a
    𝑅1
    𝜃° ∗𝜋
    radianes se usa la siguiente conversión 𝜃[𝑟𝑎𝑑] = , y para obtener el
    180°
    1
    periodo a través de la frecuencia se utiliza la siguiente definición 𝑇 = 𝑓 y para

    𝑇∗𝜃°
    calcular dt se utiliza lo siguiente 𝑡𝑑 = todo esto con respecto a los
    360°

    cálculos teóricos, en cambio para obtener estos valores de forma


    experimental el osciloscopio se debe efectuar la función matemática que
    consiste en restar la onda de voltaje de la fuente menos la onda de voltaje de
    la resistencia con ello obtenemos la medida del tiempo de desfase es decir
    dt y partir de esto se puede calcular las demás variables de forma indirecta
    𝑑𝑡
    siendo 𝜃 ° = ∗ 360° ya con este Angulo se procede a calcular el Angulo de
    𝑇
    𝜃° ∗𝜋
    desfase en términos de radianes siendo 𝜃[𝑟𝑎𝑑] = de igual manera para
    180°
    1
    obtener el periodo se debe utilizar la siguiente expresión 𝑇 = 𝑓

    6. Sección de preguntas
    1. De su criterio de la importancia del osciloscopio para esta práctica

    El osciloscopio es un aparato de medida para voltaje alterno de gran utilidad ya


    que nos permita visualizar como se comporta el voltaje a lo largo del tiempo,
    además bridando ciertas medidas como lo son la frecuencia, voltaje pico a pico
    , voltaje RMs y otras medidas que son de gran utilidad para el análisis de un
    circuito en corriente alterna

    2. ¿Existen multímetros que pueden medir inductancia? Mencione algunos


    modelos.

    Si existen multímetros que tienen la función de calcular inductancias siendo los


    siguientes modelos: el multímetro digital HONEYTEK A6243L que tiene la
    función de calcular inductancia, los siguientes modelos tambien tiene esta
    función True-RMS Fluke 177 y TRMS 4000
    3. Qué tipos de señales se puede obtener mediante el Generador de
    Funciones del Laboratorio.

    Podemos obtener senoidales, cuadradas y picos de sierra o dientes de sierra.

    4. Escriba los rangos del Generador de Funciones GWINSTEK y del


    Generador del NIELVIS II.

    El generador de funciones GWINSTEK tiene rangos de 1μHZ - 25MHz y el


    generador del NIELVIS II nos da de 0.1Hz～20MHz

    7. Conclusiones
    • El osciloscopio es un aparato que nos permite registrar como se comporta
    una fuente voltaje que varia con respecto al tiempo incluso el osciloscopio
    nos provee algunas medidas como lo son el periodo, la frecuencia, voltaje
    pico a pico, voltaje RMS e incluso si el osciloscopio tiene varias entradas
    nos permita efectuar un análisis mas profundo a un circuito de corriente
    alterna.

    • Se puede concluir en esta practica que el osciloscopio es una gran


    herramienta que nos ayudara a analizar como se comporta voltaje atravez
    de los elementos que conformen un circuito eléctrico ya que nos permite
    dar un análisis más profundo del mismo.

    8. Recomendaciones
    • Para obtener mediciones experimentales más próximos al valor real
    se debe manipular de manera correcta los aparatos de medida como
    es en este caso el osciloscopio ya que cualquier manipulación en las
    entradas o terminales puede causar ruido en el osciloscopio afectando
    las medidas experimentales
    • La calibración de los componentes es un paso fundamental si se
    requiere que obtener mediciones experimentales exactas ,en este
    caso se calibro dos componentes que son el capacitor y el inductor,
    estos componentes que estuvieron en la practica para calibrarlos se
    requería hacerlo de forma manual y luego debió ser corroborado el
    valor atravez de un instrumento de medición de faradios y inductancia,
    y como recomendación seria que se debe hacer calibraciones de estos
    componentes de una manera adecuada para luego corroborar que en
    el instrumento de medida sea próximo al valor que esperamos.
    ANEXOS:

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