GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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SOLUCIÓN
ALMACÉN

  R , a la resistencia óhmica.

 

XL = L·w = L·2p · f ,    a  la  reactancia inductiva.

 

,   a la  reactancia capacitiva.

 

Debido  a que las caídas de tensión en cada elemento no están en fase, las impedancias del circuito se pueden representar mediante el diagrama de la fig.1a.

 

La impedancia total del circuito Z,  se calcula sumando geométricamente estas tres magnitudes.

 

R es independiente de la frecuencia de la corriente alterna, pero  tanto,  XL como XC dependen de ella.

 

De la observación del diagrama y de las fórmulas se puede concluir, que existe un valor de la frecuencia que iguala  la reactancia inductiva con la reactancia capacitiva, ésta se conoce como la frecuencia de resonancia del circuito  fr. Su valor se obtiene de igualar

 

 

 

 

 

Teniendo en cuenta la situación en el diagrama de XL y XC,

se deduce que para la frecuencia de resonancia la impedancia del circuito  es igual a la  resistencia óhmica, y en consecuencia, la intensidad debe ser  máxima para cada valor de la tensión alterna aplicada.

 

En nuestro experimento montamos un circuito serie como indica la fig.1b. En éste, mediremos la frecuencia, la intensidad de la corriente y el voltaje.

 

A partir de estos valores calcularemos la frecuencia de resonancia y el valor del coeficiente de autoinducción de la bobina.

 

 

 

 

Resonancia en serie

 

Fundamento 
En  un circuito de corriente alterna están situados en serie: una resistencia, un condensador  y una autoinducción (cuya resistencia óhmica resulta despreciable, frente a los valores de los demás parámetros resistivos del circuito). Designamos como:

 

 

Fig.1b

Fig.1a

Fotografía 1 del montaje del circuito, señalando el nombre de cada uno de sus componentes

La fotografía 1, es una vista del dispositivo de la fig.1b, señalando los nombres de los aparatos. La fotografía 2 es una vista superior del montaje eléctrico   y se ha hecho así para que puedan  verse claramente, la disposición de los componentes del circuito y además pueda leerse con facilidad las lecturas de los aparatos. Las medidas son: frecuencia leída en el dial 80*10=800 Hz, 21,3 mA y 3,00 V. Estas tres medidas, junto con otras que se han realizado están en la sección  Conjunto de fotografías de diversas medidas”.

  

Fotografía 2 para la lectura de los instrumentos de medida

 

 

 

 

Conjunto de fotografías de diversas medidas

 

Tabla 1

 

Frecuencia, leída en el dial

f/Hz

Frecuencia corregida

 

f/kHz

 

Intensidad eficaz

 

I/mA

 

Voltaje    eficaz

 

DVefz/V

Intensidad eficaz

 

   I/A

Impedancia total del circuito

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas

 

a)  Represente en el eje de abscisas la frecuencia real (corregida) y en el eje de ordenadas la impedancia total del circuito. Observe la situación de los puntos de la gráfica y estime la frecuencia de resonancia.

 

b) Represente en el eje de abscisas la frecuencia real (corregida) y en el eje de ordenadas la intensidad de la corriente en el circuito. Observe la situación de los puntos de la gráfica y estime la frecuencia de resonancia.

 

c) Teniendo en cuenta que la capacidad del condensador, según el fabricante es de 1 mF, y la frecuencia de resonancia obtenida, deduzca el coeficiente de autoinducción de la bobina.

 

d) Considerando que el potencial aplicado es 3,0 V, la resistencia óhmica del circuito 100 W, la capacidad del condensador 1mF y el coeficiente de autoinducción de la bobina L = 0,015 H. Aplique la ecuación de la intensidad.

 

 

 

 

                                              (1)

 

 

y con la hoja de cálculo dibuje la curva intensidad del circuito (Eje Y) frente a frecuencia de la corriente en el intervalo de 200 Hz a 3400 Hz. Suponga ahora que la resistencia óhmica fuese 25 W, conservándose  el potencial aplicado y siendo el mismo  condensador y la misma bobina.  Dibuje en el mismo gráfico anterior la nueva curva intensidad-frecuencia.

 

e) Utilice la ecuación (1)  para representar, en un mismo gráfico, la intensidad frente a la frecuencia para distintos voltajes aplicados (V = 1, 3, 5 y 7  voltios ). En todos los casos se utiliza la bobina y el condensador del apartado c). Utilice el mismo intervalo de frecuencias que en el apartado c), esto es, entre 200 Hz y 3400 Hz.. Deduzca para qué valor de la frecuencia de resonancia,  la intensidad es máxima en todos los casos.

 

 

En la sección designada como “Conjunto de fotografías de diversas medidas” se leerá:

 

En el dial del generador de frecuencias, la frecuencia en Hz,

 

La intensidad de la corriente en el amperímetro, en miliamperios.

 

El voltaje en el voltímetro, en voltios.

 

 

 

Observe que a la derecha  del dial circular del generador de frecuencias existe una pequeña palanca  que tiene tres posiciones que indican:  x1 , x10, x100, lo que significa que la lectura del dial grande se multiplica por el valor que indique la posición de la palanca. Los valores leídos de la frecuencia deben ser corregidos de acuerdo con los datos del experimento titulado calibrado del generador de frecuencias. Si este experimento no lo ha realizado, en él se determina que la relación entre las frecuencias leídas en el dial y las frecuencias reales (o corregidas), se encuentran relacionadas mediante las ecuaciones

 

 

Con la palanca  en x1,    

 

Con la palanca  en x10   

 

Con la palanca en x100  

 

 

Medidas

 

 

 

1ª Medida

 

 

 

 

 

 

2ª Medida

 

 

 

 

 

 

3ª Medida

 

 

 

 

 

 

4ª Media

 

 

 

 

 

 

5ª Medida

 

 

 

 

 

 

6ª Medida

 

 

 

 

 

 

7ª Medida

 

 

 

 

 

 

8ª Medida

 

 

 

 

 

 

9ª Medida

Lectura en el dial del generador de frecuencias/Hz

I/mA

DV/V

ALMACÉN

Introducción a la fotografía digital en la experimentación física

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Movimiento circular uniforme

Movimiento circular uniformemente acelerado

Movimiento parabólico 1

Movimiento parabólico 2

Movimiento armónico simple

Movimiento pendular

Movimiento en un plano inclinado

Fuerzas paralelas

Fuerzas concurrentes

Equilibrio de fuerzas

Momentos de fuerzas

Segunda ley de Newton

Máquina de Atwood

Coeficiente dinámico de rozamiento

Momento de inercia

Conservación de la energía mecánica

Circuito eléctrico I ( R constante)

Circuito eléctrico II ( V constante)

Montaje en potenciómetro

Resistencias en serie

Resistencias en derivación

Óhmetro

Resistencia interna de una pila

Potencia de un circuito eléctrico

Puente de Wheatstone

Descarga de un condensador

Introducción a la corriente alterna I

Introducción a la corriente alterna II

Circuito de corriente alterna con resistencia

Circuito de corriente alterna con autoinducción

Circuito de corriente alterna con condensador

Circuito de corriente alterna en serie I

Circuito de corriente alterna en serie II

Transformador con carga

Reflexión de la luz en una superficie plana

Reflexión de la luz en dos espejos

Reflexión en un espejo que gira

Imágenes en dos espejos planos que forman un ángulo diedro

Reflexiones múltiples

Reflexión de la luz en superficies curvas

Refracción de la luz en una superficie plana

Ángulo límite

Refracción en láminas de caras planas y paralelas

Prisma óptico

Espejo cóncavo I

Espejo cóncavo II

Distancia focal de una lente convergente

Formación de imágenes en lentes convergentes

Distancia focal de una lente divergente 1

Distancia focal de una lente divergente 2

Red de difracción 1

Red de difracción 2

Difracción por una rendija estrecha

Difracción por un orificio

Difracción en un glóbulo rojo

Difracción por dos rendijas paralelas

Difracción producida por un cabello

Longitud de onda de un láser en el agua

Medida de la longitud de onda de un láser con una regla

Interferencias 1

Anillos de Newton

Polarización

Medida en un disco de vinilo

Medida en un CD

Actividad óptica

Péndulo quebrado

Potencia en un circuito de corriente continua

Vaciado de un depósito

Frasco de Mariotte

Caída de un cilindro girando en el aire (I)

Caída de un cilindro girando en el aire(II)

Cadena cayendo

Aceleración mayor que g

Aceleración menor que g

Choques

Conservación de la cantidad de movimiento

Momentos 2

Momentos 3

Momentos 4

Momentos 5

Ley de Hooke

Conservación de la energía mecánica II

Puente de capacidades

Curvas de un diodo

Ángulo de desfase en un circuito RC

Circuito de corriente alterna paralelo RC

Circuito de corriente alternaa paralelo RL

Resonancia en paralelo