GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA
ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
Voltaje
máximo en un circuito de corriente alterna
Chinchetas
Hilo de cobre
Dos polímetros digitales
Resistencias comerciales de 100 W, 470 W, 1000
W, 3300 W y 8700 W
Tres condensadores de 1m F
Fuente de alimentación de alterna
Plancha de corcho
Soldador
Hilo de estaño para soldar
La longitud de los hilos que unen las resistencias
comerciales se alargan soldándoles una longitud de hilo de cobre.. Lo mismo
debe realizarse con los condensadores si los hilos exteriores son cortos. La razón de realizar esta operación
es evitar contactos falsos en los circuitos
Fig.1
Montaje
1)
En el panel de corcho monte un
circuito como el indicado en la figura2.
Fig.2
Fotografía 1
Fotografía 2
Fotografía 3
La fotografía 1 corresponde al esquema eléctrico de la figura 1. Los
componentes eléctricos son:
C2 = 2 mF ( nominales ) se han colocado dos condensadores iguales de 1 mF en paralelo ( son los de color
azul intenso).
C1 = 1 mF (nominal), es el condensador de color naranja
R2 = 1000 W (nominal)
RV = Resistencia variable que se consigue combinando en serie
y en paralelo las que figuran en el material.
Fuente de alimentación de corriente
alterna, en la fotografía se observa el piloto de la fuente encendido
Vc = voltímetro, mide el voltaje
eficaz de la fuente y durante el experimento debe mantenerse un voltaje constante
V= voltímetro, mide el voltaje
eficaz entre B y F
Debajo de los aparatos está situado el tablero de corcho con una hoja
de papel blanco
Las fotografías 2 y 3 sirven para aclarar el montaje.
En la 1 se han quitado los dos voltímetros y en la 2 los voltímetros y la fuente de alimentación.
Objetivo
En el circuito de la figura 1 la
diferencia de potencial entre los puntos B y F depende del valor de la resistencia Rv.
Experimentalmente se determina la diferencia de potencial BF en función de
Rv. Se obtiene una curva con un máximo .Obtenido ese máximo y operando se llega a la relación matemática
que cumple ese máximo, esto es, al valor de Rv máximo para un R2
constante.
Si se cambia R2 a otro
valor diferente, utilizando la condición hallada anteriormente se predice
el valor de Rv máxima para ese nuevo R2.
Medidas
Durante la toma de medidas R2
se mantiene fija y RV variable, cuyos diferentes valores se obtienen
combinado en serie y paralelo las diferentes
resistencias que aparecen en el material.
La fuente de alimentación debe proporcionar un voltaje prácticamente constante (las diferencias en las
distintas medidas no deben ser mayores que dos décimas de voltio).
Si utiliza una fuente estabilizada
el voltaje se mantendrá constante, en cambio si utiliza una fuente
de salida variable sin estabilizar en cada medida deberá ajustar el voltaje.
En el experimento realizado por nosotros utilizamos una fuente variable no
estabilizada y por ello en cada medida hubo de ajustarse el voltaje de salida
con el potenciómetro que lleva incorporado.
Como orientación aconsejamos trabajar
con un voltaje eficaz inferior a 25 V (nosotros hemos operado con 15,7-15,8
V)
La resistencia R2 es
de 1000 W nominales,
si dispone de un multímetro mida su resistencia real. y anote su valor. En
caso de no tenerlo opere con los valores nominales de las resistencias.
a) Empiece colocando en Rv una
resistencia de 50 W (dos en paralelo de 100 W). Mida y anote en la tabla I ,
el valor real de RV el voltaje VC y el voltaje V entre
B y F. Aumente el valor de Rv combinado resistencias hasta llegar a un RV
alrededor de 12000 W. Haga unas 15 medidas en total. Todos los valores deben registrarse
en la tabla I.
Tabla I
Resistencia nominal
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Resistencia real
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VC/V |
V/V |
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b) Represente en el eje de abscisas
los valores reales de la resistencia
variable Rv frente a V en el eje de ordenadas. Debe obtener una curva que
presenta un máximo. Determine cuál es el valor de Rv en el máximo.
Rv (máximo ) =
c) Escoja una resistencia Rv
de la tabla I que no sea el máximo, por ejemplo, una de valor doble
o casi doble de Rv (máxima) y determine los voltajes VAB; VBE; VAF,
VFE.
d) Haga el cálculo anterior pero
con RV (máxima). De los resultados obtenidos en este apartado y
en el c) deducirá cuál es la condición
que cumple la resistencia máxima.
e) Monte un circuito como el de
la figura 1 pero reemplazando R2 por 470 W nominales. Disponga los datos en
la tabla II.
Según el criterio anterior deduzca
cuál será RV máxima. Por la vía experimental
obtenga una gráfica semejante a la
del apartado b). Compare el valor experimental de Rv máxima con el predicho anteriormente.
Tabla
II
Resistencia nominal
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Resistencia real
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VC/V |
V/V |
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