Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - CUESTIONARIO Parte 4

 Explique como se forma el Coeficiente de autoinducción en una bobina.

La inductancia es la propiedad de la bobina cuando es recorrida por la corriente. Cuantitativamente se define como la relación entre el flujo enlazado del circuito  y la corriente I que produce este flujo total, o sea, L = 𝛹*I.

El flujo magnético y el flujo enlazado dependen de la corriente que los excita; en los casos elementales son proporcionales a la corriente. Puesto que la corriente siempre excita al campo magnético, cualquier circuito eléctrico y cualquiera de sus elementos deben poseer inductancia, ya que es relativamente muy pequeña.

La unidad de inductancia en el sistema SI, es el Henrio (H), puede expresarse por las unidades de flujo enlazado y de intensidad de corriente:

El flujo enlazado en un circuito cambia al variar la corriente que circula por él, por tanto, con la variación de la intensidad de corriente en el circuito por el que circula esta corriente se induce una  f.e.m. que se llama f.e.m. de autoinducción.

En concordancia con la expresión de la f.e.m. de autoinducción, la inductancia es también el coeficiente de proporcionalidad entre la variación de la intensidad de corriente en el tiempo y la f.e.m. inducida de autoinducción.

La f.e.m. de autoinducción se opone a la variación de la intensidad de corriente en el circuito, lo que indica el signo negativo de la expresión de la f.e.m. y lo que corresponde al principio de Lenz. Al conectar el circuito que tiene la inductancia a una fuente de tensión constante U, la inductancia da lugar a una fenómeno transitorio, en el cual (a menudo durante un intervalo corto después del cierre del circuito) la intensidad de corriente en el circuito se denomina por la accion conjunta de la tensión de la fuente de energía U y la f.e.m. de autoinducción e, o sea, i = (U+e) / r , de este modo, la tensión de la fuente de energía se equilibra por la f.e.m. de autoinducción:

Por consiguiente, en el circuito R, L hay que distinguir la intensidad de la corriente durante el fenómeno transitorio y la intensidad de corriente establecida, ya que se determina por la ley de Ohm: 

I = U/R

La variación del flujo es debida a la variación de la corriente con lo que obtenemos la siguiente cadena de efectos:

Por tanto, podemos sustituir la variación  del flujo por 𝛥I, que es su causa. Como entonces los dos miembros de la ecuación no tendrán las mismas unidades, debemos escribir la relación con el signo de proporcionalidad:

Esta relación es válida para fenómenos de inducción y autoinducción. Sin embargo, la tensión de autoinducción en la bobina no depende solamente de la variación de la intensidad en la bobina sino también de la estructura de esta. Dentro las características de una bobina para que afecte la autoinducción, se encuentra el numero de espiras.

El coeficiente de autoinducción también podemos representarlo en función a las características de construcción de una bobina como: 

Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - CUESTIONARIO Parte 3

 3. Explique la reducción de Corriente en el parámetro Inductivo cuando se ensaya en corriente alterna.

La corriente demandada por la bobina en corriente continua, es apreciable para una excitación de 2.45 V y en corriente alterna a 126 V es mucho mas pequeña 200 mA esta disminución se debe al campo magnético variable, es decir, la corriente será:

Y no como en Corriente Continua:

Donde: XL es la reactancia inductiva y es función de 2fL, y L es el coeficiente de autoinducción de la bobina, entonces:

     

La corriente es inversamente proporcional al coeficiente de autoinducción de la bobina, para “L” mayor, “I” menor y viceversa.

El coeficiente de autoinducción es función directa del tipo de construcción y del tipo de operación.

La disminución de corriente, en Corriente Alterna. se debe a que una bobina trabaja como tal en Corriente .Alterna, es decir, recibe este nombre por un elevado campo magnético en comparación con la transformación de energía (Resistencia).

Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - CUESTIONARIO Parte 2

 1.            De acuerdo al circuito 2, en Corriente Continua del parámetro L, se usa un reóstato. ¿Cuál es la función de este dispositivo?

 -  La función de este reóstato es provocar una caída de tensión para que la demanda de    corriente en la inductancia no sea tan elevada y no se realice un corto circuito, ya que en corriente continua la demanda de corriente en alta, debido al comportamiento como  conductor de la bobina.

-  Si aplicamos corriente continua al parámetro L en forma directa la relación I = V / R será  muy grande debido a que R es muy pequeño, ahora, para limitar este valor en Amperios, se apela a un reóstato cuya conexión en serie con la bobina limita el paso de la corriente en este circuito. Por ejemplo, en la práctica usamos una bobina de 500 espiras y 2.5 [W], si alimentamos una tensión de 30 [V], entonces tendremos aproximadamente 12 [A].

Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - CUESTIONARIO Parte 1

1. ¿A qué atribuye que la corriente demandada por una resistencia es la misma en Corriente Continua y en Corriente Alterna?.

- La capacidad de disipación de energía en forma de calor en ambos casos es la misma dado que la relación voltaje – corriente se mantiene constante para ambos casos.

- La resistencia en corriente alterna y continua es la misma, pero su reactancia es despreciable siendo su impedancia igual a su resistencia, por lo tanto no habrá variación de corriente cuando es sometido a la misma tensión tanto en alterna como en continua.

- Cuando se conecta la resistencia en Corriente Alterna, entonces el receptor actúa frente a esa fuente con su impedancia, es decir:

Z = R + jXL

Donde R es la resistencia vista y medida en la parte de Corriente Continua, pero XL depende de la inductancia y de la frecuencia, esto quiere decir que la resistencia usada (lámpara incandescente) que funciona en vacío, no produce un apreciable campo magnético.

Por lo que puede despreciarse su magnitud y por este hecho XL = 0 y la impedancia Z = R, bajo esta condición, la corriente será:

En corriente continua:

I = V / R

En corriente alterna:

I = V / Z = V / R

1 ampere efectivo (en corriente alterna), es aquella corriente alterna que calienta un conductor con la misma rapidez que 1 ampere de corriente continua.

Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - LECTURA DE DATOS

En Corriente Continua.-

	V [V]	I [A]	X	Z	FP
R	85	0.54		-	-
L	77	0.94		-	-
C	248	0.002[mA]		-	-

En Corriente Alterna.-

	V [V]	I [A]	X	Z	FP
R	85	0.54	-	-	-
L	213	0.52	-	-	-
C	214	1.6	-	-	-

 

 

Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - EJECUCIÓN

•  Seleccionar los parámetros R-L-C a usar en la practica, en función de la corriente y tensión por ellos admisible en base al circuito de análisis.
• Regular la fuente de tensión de acuerdo al circuito de análisis tanto en corriente continua con de alterna.
• Preparar el osciloscopio para capturar la forma de onda de corriente, referido a la amplitud, multiplicador, frecuencia, reóstatos sensado de 1 ohm, etc.
• Usar una lámpara de 200 [W], 220 [V] para aplicar en corriente continua y corriente alterna, en esta prueba verificar que el nivel de tensión de ambas fuentes es la misma y usar un amperímetro digital, luego visualizar la forma de onda.
• Usar una bobina de 500 espiras y 2.5 [A]para la segunda prueba, en estas se debe tener cuidado cuando la bobina va a ser sometida a corriente continua según el circuito de análisis, se debe conectar en serie junto a un reóstato para limitar el paso de la corriente. Leer corriente y tensión en ambos circuitos y dibujar la forma de onda de la corriente demandada en corriente alterna, hacer variare el circuito magnético de la bobina y observe la magnitud de la corriente y su forma de onda, las mismas les servirán para evaluar y concluir sobre la operación de la bobina en corriente alterna.
• Usar un condensador de 24 [F] y 300 [V] para la tercera prueba, en esta para el caso de la corriente continua se debe tener cuidado de la pequeña corriente unidireccional generalmente de unos cuantos  microamperios, variar el nivel de tensión de alimentación y observar la deflexión de la aguja del amperímetro para evaluar y concluir; para el caso de la corriente alterna, se debe observar la corriente demandada por el condensador y comparar con el de corriente continua y concluir sobre la diferencia, visualizar y dibujar la forma de onda en este caso. Y variar la magnitud de tensión en la alimentación y observar la magnitud de corriente demandada, principalmente la forma de onda.
• Realizar la lectura de datos y llenar la tabla correspondiente para cada caso para su posterior análisis y evaluación.
• Tener cuidado en el uso del multimetro utilizado, tanto en corriente continua como en corriente alterna, principalmente al cambiar de tensión y corriente.

Parámetros R - L - C en Corriente Continua Y Corriente Alterna - Montaje del experimento