Download practica iii parte i p51 circuito rl

UDO – NÚCLEO BOLÍVAR
UNIDAD DE CURSOS BÁSICOS
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
LABORATORIO DE FÍSICA II
CODIGO : 005 2821
PROF: HUGAR CAPELLA
ACTIVIDAD P51 : CIRCUITO LR ( POTENCIA DE SALIDA Y SENSOR DE
VOLTAJE)
De acuerdo al manual Data estudio 1999 PASCO scientific
paginas : 123-129.
OBJETIVO DE LA PRACTICA
OBJETIVOS GENERALES :
Conocer y diferenciar de manera practica cada uno de los elementos que interactuan en
un Circuto LR su aplicación y significado en la vida cotidiana , su importancia y
caracteristicas.
OBJETIVOS ESPECIFICOS :
Aplicar cada una de las ecuaciones que se utilizan en un circuto LR ( potencia de salida
y sensor de voltaje )
Trabajar eficazmente por medio de la práctica con el laboratorio electrónico digital
AC/DC
Manejar y usar correctamente cada uno de los equipos necesarios para la realización de
la práctica.
Materiales y equipos a utilizar :
Equipo Necesario :
Cantidad :
Sensor de Voltaje ( CI-6503 )
1
Metro LCR ( SB-9754 )
1
Multimetro ( SE-9786 )
1
Cables de Red ( SE-9750 )
2
Laboratorio Electronico :
Cantidad :
Inductor de carbon y de nucleo de hierro
1
Resistencia 10 ohm
1
Alambre de Plomo
2
PRE-LABORATORIO
¿Que tú piensas?
¿Cuál es la relación entre el voltaje en la bobina y el voltaje en la resistencia en un circuito de
inductor de resistencia? ¿Cuál es la relación entre la corriente a través del inductor y el
comportamiento de un inductor en un circuito DC?
Tómese su tiempo para responder a la pregunta "What Do You Think?" en la sección Informe de
Laboratorio.
Fondo
Cuando un voltaje DC es aplicado a un inductor y una resistencia en series una corriente
constante será establecida:
I max = Vo / R
Donde Vo es el voltaje aplicado y R es el total de la resistencia en el circuito.
Pero toma tiempo para establecer esta corriente constante porque el inductor crea una
copia-emf en respuesta al aumento de la corriente.
La corriente se elevará exponencialmente:
I = I max ( 1 – e –(r/lt ) = I max ( 1-e –t/‫) ז‬
Donde L es la inductancia y la cantidad L/R= ‫ז‬
es el inductivo de tiempo constante. El
inductivo de tiempo constante es la medida de cuanto toma la corriente para ser establecida.
Un tiempo constante inductivo es el tiempo que se toma para la corriente de aumentar al 63%
de su valor máximo (o disminuir al 37% de su máximo). El tiempo para que la corriente
aumente o disminuya a la mitad de su máximo está relacionado al tiempo inductivo constante
por
t ½ = ‫ ( ז‬ln2 )
‫ = ז‬t ½ / ln2
Desde que el voltaje en la resistencia es dada por Vr = IR, el voltaje en la resistencia está
-
establecida exponencialmente: VR = V0 (1 - e )
ttz
Desde que el voltaje en el inductor es dado por VL = L ( dI / dt ), el voltaje en el inductor
comienza en su máximo y luego disminuye exponencialmente: VL = Vo e –(t/‫)ז‬
Después de un tiempo t >> ‫ ז‬una corriente constante I max es establecida y el voltaje en la
resistencia es igual al voltaje aplicado, Vo. La fuente del voltaje es apagado, la corriente
entonces disminuirá exponencialmente a cero mientras que el voltaje en la resistencia hace lo
mismo y el inductor de nuevo produce una copia- emf que disminuye exponencialmente a
cero. En resumen:
Voltaje DC aplicado
I = I max (1-e –(t/‫ז‬
Vr = Vo (1-e-(t/‫ז‬
Vl = Vo e –(t/‫ז‬
Voltaje DC apagado
I = I max e –(t/‫ז‬
Vr = Vo e –(t/‫ז‬
Vl = Vemf ( 1-e-(t/‫ז‬
En cualquier momento, la regla de las mallas de Kirchhoff s aplica: La suma algebraica de todos los
voltajes alrededor de la serie de los circuitos es cero. En otras palabras, el voltaje en la resistencia mas el
voltaje en el inductor sumará la fuente del voltaje.
Para que hagas
Usa la característica "SALIDA" al interface del trabajo de ciencia para suministrar el voltaje
para un circuito consistiendo de un inductor y una resistencia. (La interface produce una baja
frecuencia en onda cuadrada que imita un voltaje DC siendo encendido y luego apagado). Usa
los sensores del voltaje para medir el voltaje en el inductor y la resistencia.
Usa Trabajo de Ciencia o Data estudio para grabar y mostrar el voltaje en el inductor y la
resistencia como la corriente es establecida exponencial mente en el circuito. Usa una pantalla
grafíca de los voltajes para investigar el comportamiento del
circuito inductor- resistencia.
PARTE I: Equipo de Instalación
1.
- Conecta la interface del trabajo de ciencia al
computador, enciende y enciende el computador.
2. -
Conecta un sensor de voltaje para canal analógico A. Este sensor será "Sensor de
Voltaje A". Conecte el
segundo sensor de voltaje a un canal analógico B. Este sensor será "Sensor de voltaje B".
3. -
Conectar los cables con enchufes banana en los puertos de "SALIDA" del interface.
4. -
Abra el documento titulado como se muestra:
Data Estudio
Transformador
Circuito DS
Trabajo de Ciencia (Mac)
Trabajo de Ciencia (Win)
P51 LR (Ver final de la actividad)
(Ver final de la actividad)
• El documento de DATA STUDIO se abre con una pantalla grafíca de voltaje versus el
tiempo para la "SALIDA", la resistencia y el inductor. El documento también tiene una
pantalla de trabajo. Lee las instrucciones del libro de trabajo.
* Ve las paginas al final de esta actividad para información para la modificación de un
archivo de Trabajo de Ciencia.
•
El generador de señal se establece en una salida de onda cuadrada "solo positiva" a 3.00
voltios y 50.00 Hz. El generador de señal se establece para "Auto" entonces,
comenzará y parará automáticamente cuando comiences y para la medida de datos.
•
El registro de datos se establece que se detenga automáticamente en 0.12 segundos.
PARTE II: Calibración de sensor y Equipo de instalación
• No tendrás que calibrar el sensor del voltaje.
1- Coloca el núcleo del hierro en la bobina del inductor del laboratorio de placa electrónica de
circuito AC / DC.
2 - Conecta un cable conductor de 5 pulgadas entre un componente de energía al lado de la
parte superior de un banana jack, y el componente de energía al borde derecho del inductor de
bobina en el circuito de la tabla.
3. -
Conecta la resistencia de 10-ohm (marrón-negro-negro) entre el componente del spring
en el borde de la izquierda de la bobina de inducción, y el segundo componente spring a la
izquierda de la toma del banana jack.
4. -
Conecta otro cable conductor de 5 pulgadas entre el componente del spring más
cercano a aquel en el que uno de los extremos de la resistencia de 10-ohm está conectado, y un
componente de spring más cercana al fondo de la banana jack en la esquina derecha inferior
más baja de la placa del circuito.
5. -
Pon una pinza de contacto en los enchufes de banana de ambos sensores de voltaje.
Conecte las pinzas de contacto del sensor de voltaje "A", al componente de springs a ambos
lados del inductor de bobina.
6. -
Conecte las pinzas de contacto en el sensor de voltaje "B" a los alambres en ambos
lados del inductor de bobina.
7. - Conecte el enchufe de banana desde los puertos de "SALIDA" de la interface del
banana jack del inductor del laboratorio de placa electrónica de circuito AC / DC.
ADVERTENCIA DE SEGURIDAD
• Siga todas las instrucciones de seguridad
PIENSE
SEGURO ACTUE
SEGURO ESTE
SEGURO
PART III: Registro de Datos
1. -
Utilizar un multímetro para medir la resistencia de la bobina del inductor del
laboratorio de placa electrónica de circuito AC / DC. Registra la resistencia de la bobina en la
sección de datos.
2. -
Utilizar un multímetro para medir la resistencia de un resistor de 10-ohm. Registra la
medida del valor de la resistencia en la sección de datos.
•
Opcional: si tienes un metro que mide la inductancia, úsalo para medir la inductancia
del inductor de la bobina con el núcleo de hierro en el interior.
3. -
Comience con la medida del Dato. El generador de señal comenzará automáticamente.
•
El registro del dato finalizará automáticamente. "Corra# 1" aparecerá en la lista del
Dato.
•
•
Analizando el Dato
•
La tensión en la resistencia está en fase con la corriente. La tensión también es
proporcional a la corriente (es decir:). Por lo tanto, el comportamiento de la corriente es
estudiado indirectamente mediante el estudio del comportamiento de la tensión en la
resistencia (medida en el canal B).
1. -
Utilizar las herramientas integradas de análisis en la pantalla gráfica para determinar el
tiempo de voltaje medio-máximo.
•
En Data studio, use la herramienta "smart tool". En el trabajo de ciencia use la
herramienta "smart cursor".
•
Mueva el cursor arriba de la parte exponencial de la curva donde la trama de tensión en
la resistencia (canal B) está en su máximo. Registrar el voltaje pico (coordenada - Y) y
el tiempo (coordenada -X) para ese punto en la tabla de datos. Determinar el voltaje
que es la mitad del pico (el voltaje medio-máximo).
•
Mueva el cursor hacia abajo en la parte exponencial de la trama de la tensión de
resistencia hasta que llegue al "máximo de tensión" media (pico). Registre este tiempo
en la tabla de datos.
•
Reste el tiempo del voltaje pico del tiempo para el voltaje medio-máximo y obtener el
tiempo para el voltaje y alcanzar el medio-máximo. Registre este tiempo en la tabla de
datos.
2. -
Calcular el tiempo de inducción constante basada en la resistencia total en el circuito y
el valor para el inductor de la bobina con núcleo de hierro: L= 18.9 milihenry o 0.0189 H.
NOTA: Si tiene un metro que mide la inductancia, use su valor medido para la inductancia de
la bobina más básica.
Tiempo constante inductivo, ‫= ז‬
L/R
3. -
Registre el valor calculado para el tiempo inductivo constante en la sección de dato.
PONGA SUS RESULTADOS EN LA SECCION DE REPORTE DE
LABORATORIO
REPORTE DE LABORATORIO- ACTIVIDAD P51: CIRCUITO LR
¿Que tú piensas?
¿Cuál es la relación entre el voltaje en la tensión de la bobina y el voltaje en la tensión de la
resistencia en un circuito inductor-resistencia? ¿Cuál es la relación entre la corriente a través
de la inducción y el comportamiento de un inductor en un circuito DC?
DATO
L= 18.9 milihenry o 0.0189 H, para la bobina mas básica, a menos que mida de otra manera.
Articulo
Inductor de resistencia
Resistencia de resistencia
Resistencia total
Voltaje pico (para resistencia)
Tiempo en el voltaje pico
Tiempo en el voltaje medio-maximo
‫ = ז‬L/R
‫ = ז‬t ½ / ln2
Valor
-
Preguntas
1.- ¿Cómo funciona el tiempo inductivo constante en este experimento en comparación con
el valor teórico dado por i - L/R ? (Recuerde que la R es la resistencia total del circuito y por
lo tanto debe incluirse la resistencia de la bobina también como la resistencia de la
resistencia)
2.-¿ La regla de las mallas de KirchhofFs se mantiene en todo momento? Use los gráficos
para checarlo al menos en tres tiempos diferentes: La suma de los voltajes de la tensión de
la resistencia iguala el voltaje en cualquier tiempo dado?
APENDIXE: Modifique un archivo de Trabajo de Ciencia Modifique un archivo existente
de Trabajo de Ciencia. Abra el archivo de Trabajo de Ciencia Abra el archivo titulado como
se muestra:
Trabajo de Ciencia (Mac)
Trabajo de Ciencia (Win)
P44 Circuito LR
P44LRCI.SWS
Esta actividad usa la característica de "SALIDA" DEL Trabajo de Ciencia interface 750
para suministrar el voltaje de salida. Remueva el icono de amplificador de potencia y
presione "borrar" en el teclado.
Resultado: Una ventana de advertencia se abre. Haga click en "OK" para regresar a la
configuración de ventana.
Modifica la Señal del Generador de Window
Cambie la Señal del Generador de Window para que la Amplitud sea de 3.00 voltios y la onda
AC este en "Solo Onda Cuadrada- Positiva"
Cambie las Opciones del muestreo
Abra las opciones de la ventana de muestreo. Elimine la condición "Comenzar". Cambie la
condición "Parar" a "0.12 s"