GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

ALMACÉN

Composición de fuerzas con ventosas

Fuerzas paralelas

Ley de enfriamiento de un líquido

Imágenes en espejos planos que se cortan

Ley de Snell con alfileres

Prisma de agua

Análisis de hilos conductores.Ley de Ohm

Máximo de una función (Potencia de un generador)

Ondas estacionarias transversales propagándose por una cuerda

Investigando con el péndulo bifilar

Investigando la relación entre el volumen evacuado por una bureta y el tiempo empleado

Péndulo Compás

Medida de la longitud de onda de la luz emitida por un puntero láser

Magnitudes directamente proporcionales

Construcción de un cronovibrador casero

Aplicación del cronovibrador: medida de la aceleración de la gravedad mediante la caída libre

Magnitudes inversamente proporcionales

Experimentos con una rueda de construcción casera

Calibrado de un espectroscopio y medida de longitudes de onda

Relación aproximada carga-masa del electrón

Movimiento parabólico

Lentes convergentes

Manómetro

Aproximación a la fuerza ejercida por la presión atmosférica

Ley de Boyle-Mariotte

Principio de Arquímides 1

Densidad de líquidos

Empuje y densidad

Acción y reacción.Medida cuantitativa aplicando el Principio de Arquímides

Condensadores. Parte I

Condensadores.Parte II

Condensadores.Parte III

Condensadores.Parte IV

Condensadores.Parte V

Condensadores.Parte VI

Verificación de la fórmula F=ma

Condensadores.Parte VII

Rendimiento de un calorímetro 1

Rendimiento de un calorímetro 2

Medida aproximada del índice de refracción del agua

Medida del calor específico de una tuerca

Ley de Boyle con tubo de Mariotte(Práctica individual)

Ley de Boyle con tubo de Mariotte(Práctica colectiva)

Ley de Snell

Ángulo límite

Imágenes virtuales en lentes divergentes

Límite de rotura de un hilo

Varilla pivotada

Lente de agua

Péndulo sector

Circuitos 1

Circuitos 2

Circuitos 3

Circuitos 4

Circuitos 5

Circuitos 6

Circuitos 7

Circuitos 8

Voltaje máximo en corriente alterna

Focal de una lente convergente

Lente gruesa

Circuitos 9

Imanes 1

Imanes 2

Impedancia

Péndulo compuesto

Lentes convergentes combinadas

Combinación de lentes

 

CIRCUITO DE CORRIENTE ALTERNA SORPRENDENTE

 

 

En este experimento se ha diseñado un circuito de corriente alterna cuyo esquema es el de la figura inferior.

 

 

 

La fuente de corriente alterna suministra un voltaje U constante.

A es un amperímetro de corriente alterna que determina la intensidad que pasa por el condensador y la resistencia variable RV.

R y R son dos resistencias iguales.

V es un polímetro, dispuesto como voltímetro  de corriente alterna.

C es un condensador de capacidad fija.

Cuando se muestra este esquema a profesionales y se les pregunta si el voltímetro cambiará su lectura al cambiar el valor de la resistencia variable RV, la mayoría responde  afirmativamente, cuando lo cierto que un cambio en  la resistencia variable no afecta al valor indicado por el voltímetro. Es por lo que consideramos a este circuito de alterna como sorprendente.

 

 

Fundamento teórico

 

Consideremos un caso particular en que U = 10 V y la frecuencia de la CA, f = 50 Hz, la capacidad del condensador C= 1 mF , y RV = 4330 W.

 

 

 

 

La impedancia de la rama que contiene el condensador es:

                       

 

La intensidad que circula por el condensador y Rv es:

                                  

La caída de tensión en el condensador es.

 

 

La caída de tensión en Rv= 4330 W.

 

 

 

La intensidad que circula por las resistencias R es:

 

 

 

La caída de tensión en cada resistencia es:  

 

 

 

 

Con estos valores hacemos un diagrama.

 

 

Coloque sucesivamente las resistencias variables midiendo en cada caso el voltaje y la intensidad de corriente. Es importante que la salida de la fuente de CA sea siempre la misma. Complete la tabla II


Tabla II

           

Rv/W, real

 

 

 

 

 

 

 

 

Rv/W, real

 

 

 

 

 

 

 

 

IC/mA

 

 

 

 

 

 

 

 

IC/mA

 

 

 

 

 

 

 

 

V/V

 

 

 

 

 

 

 

 

V/V

 

 

 

 

 

 

 

 

IC/A

 

 

 

 

 

 

 

 

IC/A

 

 

 

 

 

 

 

 

U2/IC2

 

 

 

 

 

 

 

 

U2/IC2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Con los datos de la tabla II, represente en le eje de abscisas y en el de ordenadas U2/IC2

,Ic en amperios. Calcule el valor de la capacidad del condensador

 

 

3) Con la capacidad  nominal del condensador (1 mF) y los distintos valores de Rv debe confeccionar la tabla III. La finalidad de la misma es determinar la potencia absorbida por la rama del condensador y  la resistencia variable

 

 

 

Tabla III

                                  

Rv/k W,

 

 

 

 

 

 

 

 

Rv/k W,

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

 

 

 

Z2

 

 

 

 

 

 

 

 

tag  q

 

 

 

 

 

 

 

 

tag  q

 

 

 

 

 

 

 

 

q/º

 

 

 

 

 

 

 

 

q/º

 

 

 

 

 

 

 

 

cos  q

 

 

 

 

 

 

 

 

cos  q

 

 

 

 

 

 

 

 

Ieficaz/A

 

 

 

 

 

 

 

 

Ieficaz/A

 

 

 

 

 

 

 

 

U eficaz/V

 

 

 

 

 

 

 

 

U eficaz/V

 

 

 

 

 

 

 

 

Potencia/W

 

 

 

 

 

 

 

 

Potencia/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dibuje la gráfica potencia (eje Y) frente a resistencia variable en kW (eje X).

 

 

4) Dibuje la gráfica del ángulo que forma Z2 con RV en función de la resistencia variable.

 

5) Calcule    , para dos RV   cuyos valores nominales sean respectivamente 3300+1000 W y  2 de 3300+1000 W, utilizando los valores reales de estas asociaciones. Para ello emplee las siguientes ecuaciones

 

                        ;        ;     

 

 

 

Con los datos obtenidos construya los diagramas  correspondientes similares al que aparece en el apartado fundamento teórico.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La recta horizontal PN representa los 10 V suministrados por la fuente de CA.  En cada resistencia R el voltaje es 5 V, por eso se coloca el punto Q en mitad de esa recta. Por el extremo P trazamos un ángulo de -53,7ºC y con un voltaje de 5,91 V el cual termina en el punto M. Ahora MN representa el voltaje en la resistencia variable, vale 8,05 V y forma un ángulo de 36,3º. La distancia QM vale 5 V y es la indicación del voltímetro colocado entre esos puntos. Si hiciésemos el cálculo anterior con otra resistencia (sin variar la salida de la fuente de CA) el punto Q quedaría en el mismo sitio,  el punto M cambiaría de lugar pero estaría en un punto de la semicircunferencia., por tanto cambiando la resistencia variable lo que se logra es cambiar los valores de los voltajes y ángulos pero el voltímetro seguiría marcando igual, porque es el radio de la semicircunferencia, esto es, la mitad de la salida de la fuente.

Si en el circuito medimos la intensidad  eficaz de corriente que pasa por el condensador y la resistencia variable obtenemos.

 

 

La ecuación anterior significa que al representar  en el eje de abscisas frente a en el eje de ordenadas se obtiene una recta pendiente unidad y ordenada en el origen , de cuyo valor se puede estimar la capacidad del condensador.

                       

Material

 

Resistencias de valores nominales, 1000 W, 3300 W , 10000 W

Fuente de  alimentación de corriente alterna

Condensador de 1 mF

Amperímetro de corriente alterna

Polímetros (2).Puede realizarse  el experimento  con un solo polímetro.

Cables de conexión.

 

Material

 

1.- Con las resistencias  haga las siguientes combinaciones a) Dos de 1000 W en paralelo

b) Una de 1000 W  c) Dos de 1000 W en serie  d) Una de 3300 W   e) una de 3300 W y una de 1000 W en serie, f) Una de 3300 W, dos  de 1000 W las tres en serie g) una de 3300 ,y tres de 1000 en  serie W, h) Dos de 3300 W en serie i) Dos de 3300 ,una de 1000 en serie j) Dos de 3300 ,dos  de 1000 en serie k)Una de 10000 W  ,l ) Una de 10000 W ,1 de 1000 W en serie, m) Una de 10000 W ,2 de 1000 W  en serie  n) Una de 10000 W ,3 de 1000 W   en serie. Pueden hacerse otras combinaciones de las aquí especificadas.

No utilizamos en la experiencia una resistencia variable  sino que RV varía por combinación de resistencias comerciales.

 

Con uno de los polímetros mida la resistencia de cada combinación y anote sus valores en la tabla I

 

 

 

 

Tabla I

 

Valor real en W

 

 

 

 

 

 

 

 

Valor real en W

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

2) Monte un circuito como el del esquema. En las fotografías 1,2 y 3 tiene una referencia del circuito real. Si dispone de dos polímetros uno va unido directamente a la fuente de alimentación. Si solo dispone de uno, mida y anote el valor de salida de la fuente de CA  y no cambie su salida.,  de vez en cuando mida esa tensión de salida.

 

Fotografía 3.- Circuito real completo. Respecto de la fotografía 2 se ha colocado el voltímetro. El voltaje U de salida de la fuente se ha medido cada vez que se cambiaba el valor de RV.

Fotografía 1.- En esta fotografía se muestra una parte del circuito. A la izquierda y en serie las dos resistencias iguales que son de 1000 W nominales cada una. A la derecha está el condensador de 1 mF nominal y una resistencia de 3300 W nominales.

Fotografía 2.- Una visión del circuito real aunque no completo. Respecto de la fotografía 1 ahora se ve la colocación del amperímetro  y la conexión del circuito a la fuente de alimentación que está apagada.