GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERNA EN PARALELO RC

 
Fundamento 

 

En  este circuito de corriente alterna, se sitúan una resistencia y  un condensador en paralelo y se colocan tres amperímetros como indica la fig. 1. El amperímetro IT mide la intensidad eficaz de la corriente total en el circuito, IR la intensidad eficaz que circula por la resistencia óhmica e IC la intensidad eficaz  que atraviesa el condensador. El voltímetro V mide la caída de tensión eficaz tanto en la resistencia como en el condensador.

 

Fig.1

Fig.2

La relación IT = IR + IC, válida para la corriente continua, aquí no se cumple. Es debido a que las intensidades  en la resistencia y en el condensador  están desfasadas, en consecuencia la ecuación es:

 

                                   

 

La fuente de corriente alterna proporciona la frecuencia  f = 50 Hz y un voltaje variable. Si medimos las intensidades en los tres amperímetros y el correspondiente voltaje podemos deducir que:

 

 

 

1) Al representar IR en el eje X frente a los valores de V (eje Y)  obtenemos una línea recta cuya pendiente es el valor de la resistencia óhmica R.

 

2) Al representar IC en el eje X frente a los valores de V (eje Y) obtenemos una línea recta cuya pendiente es la impedancia del condensador   Z = XC.

 

3) Al representar IT en el eje X frente a los valores de V (eje Y) obtenemos una línea recta cuya pendiente es la impedancia total del circuito   ZT.

 

En el circuito de corriente alterna en paralelo, son útilesr los inversos de los elementos que intervienen:

 

        conductancia                         susceptancia                  

 admitancia

  Estas magnitudes se miden en siemens:        

 

Fotografía 1

 

En el circuito paralelo se utiliza el diagrama adjunto.

   De la figura 2 se deduce:  

 

     

  

 

 

Fotografías

En la fotografía 1, están el circuito y  los instrumentos de medida. Los datos se tomarán de la sección “Conjunto de fotografías de diversas medidas”.

 

En esa sección solamente se represen-tan las fotografías con las lecturas de los aparatos, ya que el montaje eléctrico es siempre el de la figura 1, y lo único que varía son las lecturas de los aparatos.

 

Se anotan en la tabla 1,  las lecturas de los tres amperímetros (en miliamperios) y del voltímetro (en voltios).

 

Cada lectura de los amperímetros  lleva una incertidumbre  de una unidad en el último dígito. La lectura del voltímetro tiene un error en cada medida  de 0,1 V.

 

 

                                                                                               

 

 

Conjunto de fotografías de diversas medidas

 

 

Tabla 1

 

 

IT/ mA

 

IR/mA

 

 IC/mA

 

 Voltaje  eficaz

DV/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Con los datos de la Tabla 1, sin considerar los errores en la medida, confeccione la Tabla 2. A la vista de los resultados decida qué opción le parece que pueda corresponder a la realidad.

 

 

Tabla 2

 

                                   

 

IR+IC= IS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas

 

Opción 1)

 

a)  Considere los valores de la Tabla 1 sin las incertidumbres. Represente los valores de V  en el eje de ordenadas frente a  IR en el eje de abscisas. Mida la pendiente de la recta y determine el valor de R.

 

b) Considere los valores de la Tabla 1 sin las incertidumbres. Represente los valores de V  en el eje de ordenadas frente a  IC en el eje de abscisas. Mida la pendiente de la recta y determine el valor de XC. Calcule después la capacidad del condensador.

 

c) Considere los valores de la Tabla 1 sin las incertidumbres. Represente los valores de V  en el eje de ordenadas frente a  IT en el eje de abscisas. Mida la pendiente de la recta y determine el valor de la impedancia total del circuito y a partir de ese valor la capacidad del condensador.

 

Halle el valor medio de los valores de la capacidad encontrados en los apartados b) y c) y dé como incertidumbre el número que sumado a la media dé el valor más alto de C y restado el menor valor de C.

 

 

Opción 2)

 

d) Ahora considere los errores en las medidas. Represente en la misma gráfica:

 

 1) los valores mayores de V frente a los menores de IR.

 2) Los valores menores de V frente a los mayores de IR,

 

Obtendrá dos líneas rectas. Determine las pendientes de las dos rectas con la condición de que ambas pasen por el origen de coordenadas y calcule R con su incertidumbre.

 

e) Siguiendo las indicaciones del apartado d) haga lo mismo para obtener XC. Calcule  la capacidad del condensador  con su incertidumbre teniendo en cuenta que la frecuencia de la corriente es

 

f) Siguiendo las indicaciones del apartado d) haga lo mismo para obtener ZT. Calcule  la capacidad del condensador  con su incertidumbre teniendo en cuenta el valor de R obtenido en d) con su correspondiente incertidumbre y que la frecuencia de la corriente es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MEDIDAS

 

1ª Medida

 

 

2ª Medida

 

 

3ª Medida

 

 

4ª Medida

 

 

 

5ª Medida

 

 

6ª Medida

 

 

7ª Medida

 

 

8ª Medida

  IT/mA  

  IR/mA  

IC/mA 

Voltaje eficaz:DV/V