Manual de Laboratorio 2010 i Fisica III 1

http://slidepdf.com/reader/full/manual-de-laboratorio-2010-i-fisica-iii-1 1/63
•
•
FUNDAMENTO TEORICO
Electrostática: estudio de las interacciones eléctricas de la materia debida a
cargas eléctricas en reposo.
Cargas eléctricas: son propiedades intrínsecas de la materia (al igual que la
masa, el volumen, etc.) por medio del cual los cuerpos ejercen interacción
eléctrica.
Campo Eléctrico.- Región que rodea a la carga eléctrica, en el cual la carga
puede ejercer una fuerza eléctrica sobre una carga de prueba, cuya intensidad E,

010
Potencial Eléctrico.- Trabajo por unidad de carga para llevar una carga desde un
punto cuyo potencial es cero (infinito, para distribuciones de carga finitas) hasta
el punto donde se calcula el potencial eléctrico.
. ∞

Superficie Equipotencial.- Superficie formada por el conjunto de puntos que
tienen un mismo potencial. El campo eléctrico en cualquier punto sobre una
superficie equipotencial es siempre perpendicular a la superficie.
MATERIALES
• Esfera metálica
010
PROCEDIMIENTO
1. Descarga de punta.- Colocar la rueda de punta sobre el rodamiento de agujas en
el soporte, conectar a la fuente de carga. Realice las observaciones necesarias.
2.
Clavija de conexión en pantalla de seda.- Coloque la clavija de conexión en
pantalla de seda sobre el soporte y conecte a una fuente de cargas.
3.
Juego de campanas.- Conectar el juego de campana a la fuente de cargas y
realizar las observaciones necesarias.
4. Tablero de destellos.- Colocar el tablero de destellos en el soporte y conectar a
una fuente de carga.
Potencial eléctrico entre placas paralelas
5. Llene 150 ml de agua en la cubeta e instale el equipo de acuerdo al diagrama que
se muestra en la figura 2, con una fuente alterna de 6 voltios.
6. Mida la diferencia de potencial entre el punto (5,0) y las a diferentes posiciones
(x,y) mostradas en la tabla 1.
8/20/2019 Manual de Laboratorio 2010 i Fisica III 1
7.
Para cada uno de los puntos de referencia y valores de “x” dados en la tabla 2.
Medir el valor de las ordenadas “y” hasta completar la tabla. Teniendo en
cuenta que la diferencia de potencial entre el punto de referencia y el punto (x,y)
sea igual a cero.
8.
Reemplace los electrodos de barra por electrodos circulares y mida el valor de
“y” para cada uno de los puntos de referencia y valores de “x” dados en la tabla
3. Teniendo en cuenta que la diferencia de potencial entre el punto de referencia
y el punto (x,y) sea igual a cero.
9.
Reemplace uno de los electrodos circulares por un electrodo de barra, y mida el
valor de “y” para cada uno de los puntos de referencia y valores de “x” dados en
la tabla 4. Teniendo en cuenta que la diferencia de potencial entre el punto de
referencia y el punto (x,y) sea igual a cero.
BIBLIOGRAFIA
1. Física, Tipler, Paul A., Edit. W. H. Freeman; 6 a edición (2007)
2.
3.
Física Universitaria, F. Sears, y M. Zemanski, Edit. Addison-Wesley Pearson
12 a edición (2007).
Fecha de Realización: Fecha de entrega:
1. De acuerdo a lo observado en el paso 1 del procedimiento, explique el fenómeno
de descarga de puntas.
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2. De acuerdo a lo observado en el paso 2 del procedimiento explicar el
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010
3. De acuerdo a sus observaciones del paso 3 del procedimiento, explique el
funcionamiento del juego de campanas.
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-------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------
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-------------------------------------------------------------------------------------------------
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4.
De acuerdo a sus observaciones del paso 4 del procedimiento, explique el
funcionamiento del tablero de destellos
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-------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------------------------
5.
Con los datos obtenidos en los pasos 5 y 6 completa la siguiente tabla
Tabla 1.
V (volts)
Represente gráficamente el voltaje (diferencia de potencial) en función de la posición x,
con los datos de la tabla 1. Realice un ajuste de curvas
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------
---------------------------------------

Puntos de
Tabla 2.
do.
010
Explique sus resultados gráficos y las condiciones que tomó para representar las
líneas equipotenciales.
7.
Con los datos del paso 8 del procedimiento complete la siguiente tabla
Tabla 3.
Puntos de
x=1cm
x=2cm
x=3cm
x=4cm
x=5cm
x=6cm
x=7cm
x=8cm
x=9cm
Explique sus resultados
ráficos
Puntos de
Tabla 4.
11
(5,7)
y(cm)
CUESTIONARIO
1. Revise la bibliografía necesaria y explique el fenómeno de electrólisis.
CONCLUSIONES
•
Investigar la dependencia entre la corriente y la tensión aplicada a diversos
dispositivos eléctricos: metales puros, aleaciones, semiconductores, electrolitos,
etc.
FUNDAMENTO TEORICO
Para la mayor parte de los materiales encontramos que: La intensidad de
corriente en una porción de alambre es proporcional a la diferencia de
potencial que existe entre los extremos de esa porción. Resultado que se conoce
como Ley de Ohm.

Siendo R la resistencia del material, que depende de varios factores: longitud,
área de su sección transversal, tipo de material, y temperatura, pero para
materiales que cumplen la Ley de Ohm, no depende de la intensidad de corriente
I . Los materiales que cumplen la ley de Ohm, entre ellos la mayor parte de los
metales, se denominan materiales óhmicos.
Un circuito eléctrico es un conjunto de dispositivos eléctricos (resistencias,
condensadores, inductores, etc.) y fuentes de corriente o voltaje conectados entre
sí. Para describir el comportamiento de las corrientes eléctricas en dichos
circuitos eléctricos se utiliza las leyes de Kirchhoff que se expresan como:
(empalme de 3 o más co

ductores) es siempre cero.
idas de tensión) es igual a cero.
0
tación
ón
1
Ley de ohm
1. Con la fuente apagada instale el circuito mostrado en la figura 1.
Figura 1.
2.
Pida al profesor que revise su circuito, luego encienda la fuente y mida la
corriente que pasa por resistencia para diferentes valores del voltaje aplicado.
Llene la tabla 1.
3. En el circuito anterior cambie la resistencia por un foquito de 3 voltios, mida la
corriente sobre un foco para diferentes valores del voltaje aplicado. Llene la
tabla 2.
4.
En el circuito del paso 2 cambie la resistencia por una led y mida la corriente en
ella para diferentes valores del voltaje aplicado. Llene la tabla 3.
Leyes de Kirchhoff
5.
Con las fuentes apagadas instale el circuito mostrado en la figura 2.
Figura 2.
010 1
6. Pida al profesor que revise su circuito. Encienda las fuentes, luego usando un
amperímetro identifique el sentido de las corrientes en cada una de las
resistencias del circuito. Mida las corrientes y voltajes en todos los elementos
del circuito. Anote sus resultados en la tabla 4.
7.
Repita los pasos anteriores 4 y 5 cambiando el valor de la resistencia R2 a
100. Anote sus resultados en la tabla 5.
BIBLIOGRAFIA
1.
Física, Tipler, Paul A., Edit. W. H. Freeman; 6 a edición (2007)
2.
3.
1 2

Tabla 1.
ción de la corriente, realice un ajuste de curva

1 2

resultados.
Tabla 2.

…………………………
…………………………
…………………………
…………………………
…………………………
…………………………
…………………………

1 2

Tabla 3.

…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
4.
Con los datos de los pasos 5 y 6 del procedimiento complete la siguiente tabla.
Tabla 4.
R1
R2
R3
Fuente 1
Fuente 2
Usando los sentidos de corriente establecidos en la tabla 4. Escribir la ley de
nodos en el nodo del circuito.
(i)
…………………………………………………………………………………….
Reemplazar los datos experimentales de las corrientes de la tabla 4 en la
ecuación (i) y ver si se verifica la igualdad.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
010
mallas para las tres mallas del circuito.
(ii)
…………………………………………………………………………………….
Reemplazar los datos experimentales de las corrientes de la tabla 4 en las
ecuaciones (ii), (iii) y (iv). Verifique la igualdad.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
010
5. Con los datos de los pasos 7 del procedimiento complete la siguiente tabla
Tabla 5.
R1
R2
R3
Fuente 1
Fuente 2
nodos en el nodo a del circuito, reemplace sus valores experimentales y
justifique sus resultados.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
mallas para las tres mallas del circuito, reemplace sus valores experimentales y
justifique sus resultados.
funcionamiento de un amperímetro.
•
Estudiar el proceso de carga y descarga de un condensador.
FUNDAMENTO TEORICO
El puente de Wheatstone es un circuito eléctrico que se utiliza para medir
resistencias desconocidas mediante el equilibrio de los brazos del puente. Está
constituido por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado (tal como se
muestra en la figura 1), siendo una de ellas la resistencia desconocida a medir.
Fue inventado por. Samuel Hunter Christie en 1832 y mejorado por Sir Charles
Wheatstone en 1843.
Figura 1.
Para medir la resistencia Rx se aplica una fem de valor arbitrario y se varía el
valor de la resistencia R2 hasta alcanzar el punto de equilibrio en el que no pase

En desequilibrio el sentido de la corriente en el galvanómetro, indica si R 2 es
demasiado alta o demasiado baja.
010
La precisión con el que se mide Rx depende de la precisión con el que se
conocen los valores de R1, R2 y R3. Ocurriendo que pequeños cambios en Rx
generan desequilibrio que será detectado por el galvanómetro.
Carga de un condensador.- Utilizando las leyes de Kirchhoff en circuito RC de
la figura 2, se tiene:
/
Donde considerando que / y integrando bajo la condición inicial de
que en el capacitor se encontraba descargado 0 se encuentra que la
carga en cualquier instante de tiempo mayor que es:
1 /

.
Descarga de un condensador.- Utilizando las leyes de Kirchhoff en circuito RC
de la figura 3, se tiene
0 /
Figura 3.
Considerando que / y integrando bajo la condición inicial de que en
el capacitor se encontraba completamente cargado se encuentra
/
/
Puente de Wheatstone
1. Con fuente apagada, instale el equipo de acuerdo a la figura 4.2.
2.
Encienda la fuente y equilibre el puente, buscando que la aguja del
galvanómetro experimente la mínima desviación posible. Tome los valores de
las resistencias conocidas y las longitudes L1 y L2. Mida la resistencia
desconocida utilizando el multímetro y llene la tabla 1.
3. Repita los pasos 1 y 2 cambiando la resistencia desconocida hasta completar la tabla 2.
Carga y descarga de un condensador
4. Con fuente apagada instale el circuito para carga y descarga de un condensador
(tal como se muestra en la figura 5), utilizando la interface como sensor de
voltaje, R1=100k , R2=330 y C=2.2µF de la tarjeta de experimentación.
Figura 5.
5. Encienda el computador, pulse iniciar en el software 3B NetLab, luego de unos
segundos de iniciado la lectura de datos cierre el conmutador del circuito en 1 y
tome las lecturas de datos hasta que el capacitor alcance su carga máxima.
010
Seguidamente cierre el conmutador a 2, y tome la lectura de los voltajes hasta
que su valor sea cero, grafique sus resultados y guarde.
6.
Seleccione el conjunto de datos de carga, teniendo en cuenta que el cursor
izquierdo marque voltaje cero, ajuste los datos a la ecuación de carga,
considerando el tiempo inicial conocido e igual al tiempo que marca el cursor
izquierdo. Guarde sus resultados.
7.
Seleccione el conjunto de datos de descarga, teniendo en cuenta que el cursor
izquierdo marque voltaje máximo a partir del cual se descarga el condensador,
ajuste los datos a la ecuación de descarga, considerando el tiempo inicial
conocido e igual al tiempo que marca el cursor izquierdo. Guarde sus resultados.
BIBLIOGRAFIA
1.
2. Manual de Laboratorio de Física UNI, 2009.
3.
12 a
1. Con los datos medidos en el paso 2 complete la siguiente tabla
Tabla 1.
R1(ohmios) L1(cm)
Rx(ohmios) V(voltios)
Usando la fórmula del puente de Wheatstone, determine el valor de la resistencia
desconocida
……………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………
Compare su resultado con la lectura de Rx de la tabla 1. usando el error
porcentual.
010 1
2. Con los datos medidos en el paso 3 del procedimiento, complete la siguiente
tabla
Rx(ohmios) V(voltios)
Usando la fórmula del puente de Wheatstone, determine el valor de la resistencia
desconocida
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Compare su resultado con la lectura de Rx de la tabla 2. usando el error
porcentual.
3.
Con los datos obtenidos en el paso 6 del procedimiento escriba la ecuación de
carga ajustada del condensador.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………
Determine el valor experimental y su correspondiente error porcentual de la
constante de tiempo RC. Explique que representa este parámetro.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
4.
Con los datos obtenidos en el paso 7 del procedimiento escriba su ecuación de
descarga ajustada del condensador.
010
CUESTIONARIO
1. De acuerdo a las ecuaciones de carga y descarga, explique qué ocurre con el
proceso de carga y descarga del condensador cuando se varía el valor del factor
RC.
2.
Explique la utilidad de los condensadores en dos aplicaciones tecnológicas en la
industria.
CONCLUSIONES
ANEXOS
Adjuntar los resultados gráficos obtenidos en los pasos 5, 6 y 7 del
procedimiento.
•
FUNDAMENTO TEORICO
El campo magnético es una región del espacio en la cual una carga eléctrica
puntual de valor q que se desplaza a una velocidad , sufre los efectos de una
fuerza que es perpendicular y proporcional tanto a la velocidad como al campo,
llamada inducción magnética o densidad de flujo magnético.
(1)
Experimento de Oersted
Toda corriente eléctrica que circula por un conductor produce un campo
magnético alrededor del conductor.
010
El campo magnético generado por una corriente rectilínea infinita a una
distancia r es:
Figura 2.
El campo magnético dentro de un solenoide muy largo es dado por:
(3)
Donde L N n / = es el número de espiras por unidad de longitud de la bobina.
Campo magnético terrestre
Si utilizamos un imán de barra y una aguja magnética como el representado en la
figura 3, entonces se encuentra que la componente tangencial del campo

Donde,
T es el periodo de oscilación del imán alrededor del campo magnético terrestre.
I es el momento de inercia del imán.
Figura 3.
Imanes
Cronometro
1.
Conecte la bobina de 120 espiras a la fuente DC, oriente el eje de la bobina en la dirección este-oeste, coloque una aguja magnética dentro de la bobina, encienda
la fuente con una pequeña corriente y observe la aguja magnética.
2.
Cambie la bobina de 120 espiras por la de 600 espiras, aplique pequeñas
corrientes (menores a 2 A) y mida la intensidad del campo magnético dentro del
solenoide utilizando el sensor de campo magnético para diferentes intensidades
de corriente eléctrica, llene la tabla 1.
010
3. Fijando la corriente en el paso 2 a 1.5 A y el sensor de campo magnético
inicialmente a 40 cm de la bobina, pulse iniciar en el software 3B NetLab.
Acerque lentamente el sensor de campo hacia la bobina. Grafique y realice un
ajuste de curvas correspondiente. Guarde sus resultados.
Campo magnético terrestre
4.
Suspenda una barra magnética por su centro, con un hilo muy delgado y espere
que alcance el reposo.
5.
Haga oscilar con una amplitud pequeña la barra magnética en un plano
horizontal, alrededor de la dirección que tenía en estado de reposo. Y mida tres
veces el tiempo de 10 oscilaciones completas. Anote en la tabla 2.
6.
Mida la masa y las dimensiones geométricas de la barra magnética, anote los
valores en la tabla 3.
7.
Coloque la aguja magnética sobre una hoja grande de papel y trace un eje que
coincida con la dirección norte-sur y otro en la dirección este-oeste. El primer eje tendrá la dirección de B, como se muestra en la figura 3 (Para este
procedimiento tenga todos los materiales magnéticos alejados de la aguja
magnética, de forma que no interactúen con la aguja magnética).
8. Sin mover la aguja magnética, coloque la barra magnética como muestra la
figura siguiente, donde "d " toma valores de 20, 25, 30, 35 y 40cm; en cada caso
mida el valor de "".
BIBLIOGRAFIA
1.
3.
1. Explique sus observaciones del paso 1 del procedimiento, respecto al campo
magnético producido por una corriente eléctrica.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
2.
Con los datos del paso 2 del procedimiento complete la siguiente tabla
Tabla 1.
I(A)
B(mT)
sus datos.
010 0
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
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……………………………………………………………………………………
4. Con sus datos obtenidos en el paso 5 del procedimiento complete la siguiente
tabla.
t1 t2 t3 t promedio Periodo T
5. Con los datos del paso 6 del procedimiento completa la siguiente tabla
Tabla 3.
masa Ancho base altura
Busque en los libros y escriba la fórmula del momento de inercia del imán
(barra)
010 1
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
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……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
6. Con los datos del paso 8 del procedimiento complete la siguiente tabla. Usando
el periodo T y el momento de inercia calculados en los pasos anteriores,
determine B por medio de la ecuación (4).
Tabla 4.
d (cm)
(º)
B (mT)
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
010
CUESTIONARIO
1. ¿En qué lugares de la tierra el campo magnético terrestre es máximo? ¿por qué?
CONCLUSIONES
ANEXOS
Adjuntar los resultados gráficos obtenidos en el paso 3 del procedimiento.
• Estudio experimental de la Ley de Inducción Electromagnética de Faraday
utilizando imanes y bobinas.
FUNDAMENTO TEORICO
Flujo magnético.- Es la cantidad de líneas de campo magnético que atraviesan
una superficie.
Φ . (1)
Figura 1.
Ley de Faraday.- Conocida también como ley de la inducción electromagnética,
establece que todo campo magnético cuyo flujo magnético a través de un
circuito cerrado varía en el tiempo induce en el circuito una fuerza electromotriz
llamada fem inducida, que se expresa como:
Φ (2)
010
Donde el signo negativo indica que la fems inducida produce una corriente
inducida en el sentido tal que el flujo magnético inducido trate de compensar el
cambio de flujo magnético Φ.
Para una bobina que tiene N vueltas se tiene:
Φ (3)
tensión.
(4)
Donde el subindice s se refiere al secundario y el subindice p al primario.
MATERIALES
010
PROCEDIMIENTO
1. Instale una bobina de 60 mH y 1200 espiras en conexión con la interface de
acuerdo a la figura 2.
Figura 2.
2. Conectar los extremos de los cables en los clavijeros "UA in
" del 3B NETlog™ y
3.
Pulsar el botón Test, para verificar la conexión con el equipo 3B NETlog™.
4. Configure el sensor a modo de entrada V DC y rango de entrada en 20V.
5. Pulsar el botón Entradas OK .
6. Pulsar Iniciar y, apenas se tenga la Medición en marcha..., dejar caer el imán
varias veces a través de la bobina desde una escasa altura, invirtiendo cada vez
la polaridad del imán. Guarde sus datos.
7.
Pulse restablecer y repita los pasos de 1 al 5, pero en vez de dejar caer el imán,
hacer oscilar el imán a través de la bobina (mover el imán de un lado al otro,
tratando de generar movimientos armónicos simples). Guarde sus datos.
8.
Repita el paso 7, invirtiendo la polaridad del imán. Guarde sus datos.
010
Transformador
9.
Instale el transformador con fuente apagada, de acuerdo a la figura siguiente,
conectando entre los terminales de 06 espiras la interface 3B NetLog como sensor
de voltaje, configurado en modo de entrada V DC y rango de entrada 20 V.
Figura 3.
10. Encienda la PC, configure el intervalo de tiempo a 200 microsegundos y número
de datos de 500.
11. Pulse iniciar para realizar una medida con fuente apagada.
12.
Anote el número de espiras de las bobinas y el voltaje rms del primario.
Encienda la fuente del transformador.
13.
Pulse restablecer, luego iniciar, realice ajuste de curvas y guarde sus datos.
14.
Cambie el sensor de voltaje a 30 espiras, pulse restablecer, luego pulse iniciar,
realice el ajuste de curvas y guarde sus datos.
BIBLIOGRAFIA
1.
3.
1. De acuerdo a sus datos obtenidos en los pasos 1 al 6 del procedimiento.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
¿Qué ocurriría con la tensión inducida si en vez del imán usado en el
experimento, utilizamos imanes más intensos ó más débiles?
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
010
2. Con sus datos obtenidos en los pasos 7 y 8 del procedimiento. Explique las
variaciones de voltaje, considerando la polaridad del imán.
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
¿Cómo varía la tensión inducida si se hace pasar lenta o muy rápidamente el
imán por la bobina?
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
3. Con sus datos medidos en el paso 12 complete la siguiente tabla:
Tabla 1.
010
De sus datos obtenidos en los pasos del 12 al 13 del procedimiento. Escriba el
voltaje ajustado para el secundario.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Determine el error porcentual del valor eficaz calculado respecto a la salida
teórica del transformador.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Con sus datos calculados de V rms del secundario y sus datos de la tabla 1.
Verifique la validez de la ecuación (4)
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
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……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
010 0
A partir del voltaje ajustado, determine la frecuencia de la fem inducida y
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
4.
De sus datos obtenidos en el paso 14 del procedimiento. Escriba el voltaje
ajustado para el secundario.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Determine el error porcentual del valor eficaz calculado respecto a la salida
teórica del transformador.
010 1
Con sus datos calculados de V rms del secundario y sus datos de la tabla 1.
Verifique la validez de la ecuación (4)
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Explique el funcionamiento de los generadores de corriente que transforman
energía mecánica en energía eléctrica.
CONCLUSIONES
• Analizar las oscilaciones electromagnéticas amortiguadas en un circuito RLC en
serie.
• Analizar las oscilaciones forzadas en un circuito RLC serie con fuente alterna.
Para diferentes frecuencias. Analizar la resonancia.
• Medir la inductancia de una bobina.
FUNDAMENTO TEORICO
Una corriente alterna es una corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección del
campo eléctrico varían cíclicamente, haciendo que la corriente y voltaje describan
señales eléctricas senoidales en el tiempo.
Oscilaciones amortiguadas.- Es generado por un circuito RLC sin fuente en el cual
condensador se encuentra cargado. La ecuación de mallas para el circuito nos dice:
0=++
C
Q
dt
0 2
010
La solución de esta ecuación (cuando C L R / 2< ) es conocida como el oscilador
amortiguado y se expresa como:
( )00
))(2 / (
(1)
LC −=ω es la frecuencia angular de oscilación amortiguada.
Oscilaciones forzadas y resonancia.- un oscilador eléctrico se genera por medio de un
circuito RLC en serie comentado a una fuente de corriente alterna para el cual la ley de
mallas de Kirchoof establece que:
t senV C Q
Considerando que dt dQ I / = se tiene
t L
( )00 α += t sen I I
Donde
( )22
R C L ω ω / 1tan −= .
La amplitud de la corriente tiende a cero cuando ω tiende al infinito o a cero y
alcanza su valor máximo cuando
C L
ω ω
1 = ó
• Una resistencia
PROCEDIMIENTO
1. Instale el circuito RLC en serie con un interruptor de acuerdo a la figura 1, con
una fuente continua de 15 voltios, R=100, C=2.2 µF y L=15 mH.
2.
Conecte la interface como sensor de corriente en el capacitor, configure el
intervalo de medición a 200 µs y un número de datos de 10000. Pulse iniciar en
el software 3B NetLab, cargue el condensador por unos milisegundos y cierre el
interruptor para descargar el condensador del circuito de carga
3.
Grafique sus datos y seleccione el conjunto de datos de descarga, anote el
tiempo inicial t 0 en el cual la carga del condensador era máxima. Realice el
ajuste de curvas de acuerdo a la ecuación (1). Guarde sus resultados.
4. Instale el circuito RLC en serie con una fuente alterna de 5 voltios (generador de
ondas), C=100 µF, L=15 mH, R=10 y un interruptor, de acuerdo a la figura 2.
5. Configure el software 3B NetLab a intervalo de medición de 20 µs y 5000
datos. Mida la corriente y el voltaje en la resistencia usando la interface 3B
NetLog como sensor de corriente y voltaje, graficar y ajustar los datos. Guarde
sus resultados.
010
6. Mida la corriente y el voltaje en el condensador usando la interface 3B NetLog
como sensor de corriente y voltaje, graficar y ajustar los datos. Guarde sus
resultados.
7.
Mida la corriente y el voltaje en el inductor usando la interface 3B NetLog como
sensor de corriente y voltaje, graficar y ajustar los datos. Guarde sus resultados.
8.
En el mismo circuito RLC en serie armado en 4, ajuste la frecuencia a 20 Hz y
mida la corriente en el circuito usando la interface 3B NetLog como sensor de
corriente, ajustando el intervalo de medición a 20 µs y número de datos a 5000.
Ajuste sus datos a una función seno y anote sus resultados de amplitud de
corriente y frecuencia angular en la tabla 1.
9.
Repita el paso 8 para las frecuencias dadas en la tabla 1.
BIBLIOGRAFIA
1. Física, Tipler, Paul A., Edit. W. H. Freeman; 6 a edición (2007)
2.
3.
1.
De acuerdo a sus datos y resultados gráficos obtenidos en el paso 3 del
procedimiento, escriba la ecuación de ajuste
……………………………………………………………………………………
Determine la frecuencia de oscilación, la amplitud máxima, el coeficiente de
amortiguamiento y compare dichos resultados con los correspondientes valores
teóricos. Justifique sus resultados.
2.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
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010
Determine los valores experimentales de la frecuencia de oscilación, la amplitud
máxima, amplitud r.m.s. y el ángulo de desfasaje entre la corriente y voltaje con
sus respectivos errores porcentuales.
3.
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4.
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siguiente tabla
angular, realice un ajuste
idos en los pasos 8 y 9 del procedimiento, co
Tabla 1.
a amplitud de la corriente en función de la f
de curvas.
010
Utilizando el resultado del ajuste de curvas determine el valor máximo de la
corriente.
Compare su resultado experimental de frecuencia de resonancia con el
correspondiente valor teórico, utilizando el error porcentual.
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CUESTIONARIO
1. Construya mapas conceptuales a cerca del circuito RLC en paralelo.
2.
Construya un mapa conceptual sobre el fenómeno de resonancia en el circuito
RLC serie.
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Manual de Laboratorio 2010 i Fisica III 1