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Informe n 6 de Fisica 3

Date post:07-Jul-2016
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informe de fisica remasterizado uni fim , no planches si quierer aprender la materia
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Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin

INFORME DE FISICA IIILABORATORIO N 06INTEGRANTES: Dextre Ocrospoma, LuisioEdinson 20149502F. Medina Cano, Nestor Luis 20141151J. Quispe Montalvo, Roberto Carlos 20120267I . Yupanqui Castellanos, Aldair 20124522C SECCION: DTEMA:CORRIENTE ALTERNA.PROFESOR:Chvez Vivar, JavierFECHA: 01/12/2015

INDICE Objetivos Fundamento terico equipo de instalacin Procedimiento Clculos y resultados Conclusiones Sugerencias Bibliografa

1) OBJETIVOS

Dar a conocer los conceptos bsicos acerca de corriente alterna, tales como valores eficaces y relaciones vectoriales (fasores). Observar el comportamiento elctrico de una lmpara fluorescente. Determinar la inductancia y potencia consumida por el reactor y a su vez tambin la consumida por el fluorescente

2) FUNDAMENTO TEORICO

Conceptos previos acerca de corriente alternaEl voltaje producido por los alternadores es sinusoidal y su valor instantneo V puede expresarse medianteV(t) = VM.sen(wt)

Donde VM es el valor mximo del voltaje, expresado en voltios, y w es la frecuencia expresada en radianes por segundo.La frecuencia angular w est relacionada con la frecuencia f mediante w=2f. En el Per f vale 60 Hz. Si dicho voltaje se aplica a los extremos de una resistencia hmica la corriente en dicha resistencia varia sinusoidalmente como se muestra en la figura anterior y se observa tambin que est en fase con el voltaje.

i(t) = iM.sen(wt)

V(t) = i(t).R

Valores eficaces de corriente y voltajeUno de los efectos importantes de la corriente en una resistencia es la produccin de calor. Este efecto calorfico se usa para definir el valor eficaz de una corriente alterna en comparacin a una corriente continua.El valor eficaz de una corriente alterna ief es igual al valor de una corriente continua que desarrollara el mismo calor en una resistencia en un tiempo igual al periodo (T) de la seal:P = i2.R = iM2.sen2(wt) Y el calor desarrollado en un periodo T=2/T

Ahora el calor que desarrolla una corriente continua ief (denominada corriente eficaz) en el mismo tiempo es:

Igualando ambos valores encontramos

Y la potencia media

InductanciaEnelectromagnetismoyelectrnica, lainductancia(), es una medida de la oposicin a un cambio de corriente de uninductoro bobina que almacena energaen presencia de uncampo magntico, y se define como la relacin entre elflujo magntico() y laintensidad de corriente elctrica() que circula por la bobina y el nmero de vueltas (N) del devanado:

La inductancia depende de las caractersticas fsicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aparece. Con muchas espiras se tendr ms inductancia que con pocas. Si a esto aadimos un ncleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.El flujo que aparece en esta definicin es el flujo producido por la corrienteexclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnticas.Esta definicin es de poca utilidad porque es difcil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso slo a travs de la Tensin Elctricainducida en el conductor por la variacin del flujo. Con ello llegamos a una definicin de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensin:

3) EQUIPO DE INSTALACION

Una caja que contenga-una lmpara fluorescente-un arrancador-un reactor

Un voltmetro de corriente alterna (220V)

Un ampermetro (0 1A)

4) PROCEDIMIENTO

PRIMERA PARTE.Se arma el siguiente circuito. Se conect la caja toma corriente y se observa lo ocurrido.Ahora se conecta los bornes S con Q y se anota lo observado.

Luego se desconecta rpidamente S con Q y se anota lo observado.Ahora se conecta el circuito mostrado, con el arrancador incluido y anotamos lo ocurrido.

SEGUNDA PARTESe monta el siguiente circuito, para medir la corriente y el voltaje eficaz del reactor

Con los datos obtenidos se construye la grfica como lo indica la gua. TERCERA PARTERealizamos las conexiones para montar este ltimo circuito, en el cual mediremos los voltajes eficaces de la fuente VMN, del reactor VMP y del fluorescente VNP, asi tambin como la corriente eficaz atreves del circuito. Con estos datos se determinara el angulo de fase 2 entre el voltaje del fluorescente y la corriente del circuito como lo indica la guia del laboratorio

5) CLCULOS Y RESULTADOSPrimera Parte:Segunda Parte: Para la segunda parte del experimento se va a calcular la inductancia L del reactor, utilizando los valores eficaces de la corriente y el voltaje, as como la resistencia del reactor:Vef =220 V; Ief = 0.39 A; Rreactor= 46 Se va a utilizar un mtodo fasorial o grfico para poder determinar la inductancia, en este caso en el eje de las abscisas quedar el vector AB = Ief . R, luego AC es la medida del voltaje eficaz que corta en C a la perpendicular de B con el eje de las abscisas. El grfico obtenido y los puntos de interseccin se muestran en el siguiente grfico:

BC representa la cada de potencial o voltaje que ocurre por la inductancia del reactor, por lo tanto dicha cada ser de 219.267 V. Para dicha cada de potencial se halla la inductancia de la siguiente manera: == 1.49 HenrioAhora para calcular el ngulo de fase 1 entre el voltaje y la corriente a travs del reactor:Arctg () = 85.32Por ende la potencia que se llega a calcular sigue la siguiente ecuacin:P= Vef . Ief . cos 1P= 220.(0.39)(0.08159)P= 7 WDicha potencia no coincide con la potencia nominal del reactor que dice 20W

Tercera Parte:Para pode calcular la potencia disipada a travs de la lmpara fluorescente se hallan la diferencia de potencial en el reactor, el fluorescente y la fuente de entrada:VMN= 236 VVNP= 217VVMP= 58 VI= 0.45 ALuego a partir de estos datos y utilizando el tringulo anteriormente utilizado, desde A se mide el valor de la VMP (AC= 58 V) el cual se llamar C que tiene como componentes C (4.077; 57.8565):Una vez que se encontr el valor de C, este va a ser centro de una circunferencia de radio VNP, as como una circunferencia de centro en A y de radio VMN, siendo este el grfico:

Para la interseccin de ambas circunferencias en el primer cuadrante, donde los potenciales son positivos, se encuentra el punto de interseccin D(218.9642; 880379):

Al unir los puntos ACD se forma el tringulo que ser el tringulo del circuito como se muestra:

De donde se observa que la distancia desde A hacia C es igual a 58, lo cual es igual al VMP= 58 V, as mismo:

dDC= = 217 V = VNP

dDA= = 236 V = VMN

Por lo tanto este tringulo es el tringulo del circuito porque la longitud de sus lados es equivalente al voltaje que tiene VMP, VNP y VMN, los cuales son los voltajes para el reactor, el fluorescente y la fuente de voltaje.

Ahora se traza DE que tiene la misma pendiente que AB, donde E (211.7613; 0) ahora para hallar el ngulo 2 utilizamos la ley de senos en el tringulo EDA:= ; donde sin = 0.3730sin 2 = 0.1596 2= 63.80 Ahora para el nuevo 2= 63.80 se va a calcular su potencia:P= VNP . Ief . cos 2P= (217) (0,45) (cos63.80)P= 43W Este valor de potencia es mucho mayor al valor nominal de 20 W, la diferencia de potencia es de 23 W.

Es posible hacer funcionar la lmpara fluorescente sin usar el arrancador?Si es posible, experimentalmente se vio que al cerrar el circuito circulaba una corriente a travs de los filamentos, estos se calientan produciendo una nube de electrones sin la energa suficiente para ionizar a los gases de la lmpara, al desconectar el cable QS del experimento se produce un cambio brusco en el valor de la corriente, lo cual da origen a una fuerza electromotriz autoinducida entre los bornes del reactor, esto produce una gran diferencia de potencial entre ambos filamentos de la lmpara que hace que los electrones adquieran energa suficiente para ionizar los gases de la lmpara y luego encenderla.

Explique detalladamente el hecho de que al interrumpirse la corriente en el arrancador aparece un alto voltaje a travs del tubo, es este voltaje mayor que el voltaje en la lnea?Al armar el circuito con el arrancador inicialmente se establece la misma diferencia de potencial entre los electrodos del arrancador de igual manera entre los filamentos de la lmpara, este potencial es suficiente para para ionizar el gas del arrancador y hace circular corriente a travs de l, producindose el calentamiento del elemento bimetlico, este al dilatarse cerrara el circuito, luego empezara el calentamiento de los filamentos de la lmpara y se establecer una corriente a travs del tubo que har disminuir la corriente que circula por el arrancador, el elemento bimetlico se contraer y el circuito del arrancador se abrir producindose por autoinduccin en el reactor, una gran diferencia de potencial entre los filamentos de la lmpara. Esta diferencia de potencial es de gran magnitud, tal que hace que no solo los gases cerca a los filamentos del fluorescente se ionicen, sino que todo el gas dentro del tubo. Por ende el potencial de lnea es menor en comparacin con el potencial dentro del tubo fluorescente. De acuerdo a las mediciones de voltaje efectuados, se cumple la segunda ley de Kirchhoff?Si se analiza en conjunto como malla no cumplira debido a que la suma de cada de potencial en el circuito no es la misma que el potencial que da la fuente. Asimismo, en este tipo de circuitos est inmersa la temperatura en la resistencia, lo cual le brinda un diferente comportamiento al circuito, haciendo que la ley de Kirchoff no cumpla.

6) CONCLUSIONES

Del clculo de la inductancia que es L= 1.4913, se

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