IntroducciónEn este informe de laboratorio se estudiará la corriente alterna y los instrumentos de medición asociados a cuantificar la magnitud de voltajes y corrientes cuando trabajamos con esta corriente que varía periódicamente en dirección e intensidad de acuerdo con la ley sinusoidal, es la comúnmente más utilizada comparada con la corriente directa y tiene un sinnúmero de utilidades como el suministro eléctrico en nuestros hogares, poner en funcionamiento a las industrias y transmisión de señales de audio y radio; las corrientes alternas son producidas por fem alternas. Cuando se trabaja con corriente alterna es necesario tener claro el concepto de valor eficaz que es el valor del voltaje o corriente en corriente alterna que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa. Este experimento servirá también para familiarizarnos con los instrumentos de medición en c-a, ya que su manipulación requiere de mucho cuidado ya que en este laboratorio se manejarán altos voltajes y corrientes. Se utilizarán módulos de fuente de energía, Interruptor de sincronización, medición de CA y medición de CD, para conectar los diferentes circuitos y así obtener los resultados en dicho experimento. El informe consta de objetivos de aprendizaje, un marco teórico para dar un enfoque sobre los conceptos más importantes sobre voltaje y corriente alternas y familiarizarnos con los conceptos de valores pico y valor eficaz, un listado de instrumentos y equipos que se utilizarán en la experiencia de laboratorio, los procedimientos de la experiencia donde nos indica los pasos y esquemas de circuitos que debemos armar y así realizar la toma de lecturas y tabulación de los datos de campo, seguido de la prueba de conocimientos donde se da respuesta a interrogantes de importancia que verifican los conocimientos obtenidos en la experiencia, las conclusiones finales sobre el tema, recomendaciones más relevantes cuando trabajamos con circuitos c-a y referencias bibliográficas. Objetivos Medir el valor efectivo de un voltaje alterno Aprender a usar los voltímetros y amperímetros en corriente alterna Verificar la ley de ohm en los circuitos de corriente alterna Calcular la potencia de un circuito de corriente alterna . A continuación se desconecta la fuente de alimentación de corriente alterna y se conecta el voltaje de corriente directa a la resistencia. Si. 2. además de un voltímetro de corriente directa.5 amperios) EMS 8412 módulo de interruptor de sincronización EMS 8621 cables de conexión EMS 8941 . así como una fuente de alimentación variable de corriente directa. se podría haber usado una lámpara incandescente y comparar la brillantez cuando funciona con voltajes de corriente alterna y corriente directa. suponga que no se dispone de un voltímetro de corriente alterna y que se tiene una resistencia de carga y un termómetro. el valor efectivo del voltaje de corriente alterna es también 72 V.5 amperios) EMS 8425 módulo de medición de corriente alterna (250 V) EMS 8426 módulo de medición de corriente directa (200 V. en forma más directa. Este experimento de laboratorio servirá también para que el estudiante se familiarice con estos instrumentos de corriente alterna. se conecta el voltaje de corriente alterna a la resistencia de carga y se registra su temperatura una vez se haya estabilizado. El valor efectivo del voltaje de corriente alterna se puede determinar como sigue: en primer lugar. sería demasiado elaborado determinar el valor efectivo un voltaje (o bien. ajustando dicho voltaje hasta que el termómetro registra la misma temperatura de antes. respectivamente. se usará este método para determinar el valor efectivo de un voltaje de corriente alterna. se le puede emplear un lugar del termómetro. En este experimento de laboratorio. el voltímetro da una lectura de 72 V. Puesto que la brillantez de la lámpara es un indicador bastante exacto de la potencia disipada. una corriente) por medio de estos métodos. 0120 V corriente directa EMS 8821 Módulo de resistencia EMS 8311 módulo de medición de corriente alterna (2. Por ejemplo. por ejemplo.Marco teórico El valor efectivo de cualquier voltaje de corriente alterna se define mediante su efecto de calentamiento. Naturalmente. En lugar de usar una resistencia de carga y un termómetro. además de que existen instrumentos de corriente alterna diseñados para indicar los valores de corriente alterna. 0-120 V corriente alterna. Instrumentos y equipos Módulo de fuente de energía (120 V corriente alterna. E c-d = 105 V c-d E c-d = 108 V c-d Puesto que las lámparas tienen la misma brillantez. Cuando se abre el interruptor articulado. .Procedimientos Advertencia: ¡En este experimento de laboratorio se manejan alto voltaje! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente está conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición cierra! Paso 1: a) Examine la estructura del módulo EMS 8621 de interruptor de sincronización. interruptora de sincronización. cada una de las cuales contiene una lámpara incandescente conectada entre dos terminales numeradas. medición de corriente alterna y medición de corriente directa. además de algunos cables asociados y un interruptor de circuito. (En un experimento de laboratorio posterior se explicará el uso del módulo como interruptor de sincronización). Mira y registre los voltajes de corriente directa que haya en los puntos de igual brillantez. b) Observe que el módulo se divide en tres secciones. Observe que una lámpara está conectada a la fuente de energía fija de corriente alterna. en tanto que la adyacente está conectada a la fuente de corriente directa. c) Coloque el interruptor articulado en la posición “Off” o abierto y déjelo así durante el resto del experimento de laboratorio. b) Baje a cero el voltaje de corriente directa y desconecte la fuente de alimentación. dando especial atención a los diagramas esquemáticos de circuito que aparecen en la carátula del módulo. el voltaje de corriente directa medido en una lámpara debe ser igual al valor efectivo del voltaje de corriente alterna de la otra lámpara. Paso 3: a) conecte la fuente de alimentación y haga variar el voltaje de corriente directa hasta que las dos lámparas emitan luz con igual brillantez. Paso 2: Use los módulos de fuente de energía. para conectar el circuito de la figura 14-1. las dos disipan la misma potencia y como resultado. el conmutador de circuito y el alambrado quedan desconectados eléctricamente de los circuitos de la lámpara. Paso 4: a) Conecte el voltímetro de 250 V en corriente alterna a la fuente de voltaje fijo de corriente alterna (terminales 1 y N) de la fuente de alimentación. Tabla 14-1 1 2 c) ¿Coinc E c-a 120 V c-a 120 V c-a iden E c-d 108 V c-a 100 V c-a los valores de corriente alterna y corriente directa? No coinciden d) Reduzca a cero el voltaje de corriente directa y desconecte la fuente de alimentación. o a las terminales 1 y 4 del módulo de la lámpara. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. Paso 7: Conecte el circuito ilustrado en la figura 14-3. los dos medidores indicaran cero. b) Conecte la fuente de energía y haga variar el voltaje de corriente directa hasta obtener la misma brillantez en las dos lámparas. sucesivamente. Quite el módulo del interruptor de sincronización de la consola. Conecte todas las resistencias y secciones de resistencia del módulo en paralelo.00 V c-d I c-d = 0. 57 y 100 ohms. para obtener una carga máxima (aproximadamente 57 ohm) para el circuito. . Escriba sus mediciones en la tabla 14-1. E c-a = 110 V c-a I c-a = 0.50 Ac-a E c-d = 0. Repita este procedimiento tres veces más principiando en 0 V de corriente directa cada vez. Coloque los interruptores de resistencia en tal forma que su valor total. Mida todos los voltajes y las corrientes. Utilice el módulo EMS 8311 de resistencia. Paso 6: Conecte la fuente de alimentación y póngala en 120 V corriente alterna. Lea el voltaje correspondiente en el voltímetro de corriente alterna. y anote los voltajes indicados de corriente alterna y corriente directa. Se dará cuenta que el circuito está conectado a la toma de energía variable en corriente alterna de la fuente de alimentación.00 Ac-d NOTA: incluso con un voltaje efectivo en corriente alterna aplicado al voltímetro de corriente directa y con una corriente alterna efectiva que pase a través del medidor de corriente en corriente directa. para conectar el circuito que aparece en la figura 14-2. Aumente el voltaje de la fuente de energía a 120 V corriente alterna y repita los dos pasos anteriores. pero poseen valores muy aproximados.16 ohm 228 W 100 ohm 120 V 1.56 ohm 180 W Tabla 14-2 100 ohm 100 V 1A 100 ohm 100 W 57 ohm 120 V 1.1 A 109. usando E x I. RL E c-a I c-a E/I ExI 57 ohm 100 V 1.9 A 63. ¿Sabe por qué el voltímetro y el amperímetro de corriente directa indican cero en el procedimiento 6? . ¿Cree que el producto de E corriente alterna x I corriente alterna es igual a la potencia de watts disipada en la carga? Sí es igual Prueba de Conocimientos 1. Paso 8: conecte la fuente de energía y póngala en 100 V corriente alterna mida I c-a con una Rl de 57 ohm y con R l de 100 ohm. puede no ser exactamente el valor establecido en la tabla 14-2. y que el voltaje de salida dado por el generador. ¿Se aplica la ley de ohm a circuitos resistivos de corriente alterna? Si se aplica. Anote sus resultados en la tabla 14-2 ¿Es igual el valor calculado de RL en cada caso? No es exactamente igual.09 ohm 132 W Paso 9: Calcule la resistencia de cada medición que hizo. debemos considerar el error humano producido en la medición.8 A 55. Baje a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. usando E/I Anote los resultados en la tabla 14-2 Calcule la potencia proporcionada en cada caso. Anote las mediciones de I c-a en la tabla 14-2. 5 A b) La resistencia de la lámpara o 240 ohm c) El valor pico de la corriente alterna o 0. Cuando un amperímetro o voltímetro está en corriente directa. y el valor medio de una corriente alterna senoidal es cero. Cundo un electricista habla de un voltaje citando 12000 Volts en corriente alterna ¿se sobreentiende que se refiere a valor efectivo? Sí 4. Una lámpara incandescente de 60 watts está conectada a una línea de alimentación de 120 Volts corriente alterna.707 A Recomendaciones No hacer ninguna conexión cuando la fuente está conectada . mide el valor medio de la señal que ingresa. 2. 3.5 Volts 5. Un sistema de distribución de corriente alterna opera a 600 Volts en corriente directa. ¿Cuál es el valor pico del voltaje? 848. ¿Puede explicar por qué la mayoría de los voltímetros y amperímetros de corriente alterna están diseñados para dar lecturas de valores efectivos (rmc) de voltaje y corriente? Porque este valor es equivalente al valor de una corriente directa con el mismo valor de calentamiento que el producido por la corriente alterna que está siendo medida. Calcule: a) La corriente efectiva o 0. pedir al profesor que realice la revisión de dicho circuito para después proceder a encender la fuente. Conclusión . La fuente debe desconectarse después de hacer cualquiera medición Al terminar de armar un circuito. Cuando se mide corriente alterna con un amperímetro o voltímetro utilizado para medir corriente directa marcará cero porque no es el valor real de la escala de medición en corriente directa. y para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión. Cuando se utilice corrientes alternas debemos de tener mucha precaución ya que una mala conexión produce el daño de los equipos a utilizar y la afectación de quienes manipulen la corriente. Las ventajas de la corriente alterna es que en cada ciclo el valor de la tensión pasa por cero. En corriente alterna la tensión eficaz tiene un concepto físico de equivalencia con una tensión de corriente continua que produjese la misma disipación térmica en la resistencia. y esto facilita la desconexión de los aparatos.La corriente alterna expresa su valor de voltaje en el valor efectivo (Raíz Media Cuadrática) mientras que en corriente continua es el valor máximo o pico que tiene dicho voltaje. . La corriente continua presenta la ventaja de poderse acumular directamente. también permite aumentar o disminuir el voltaje por medio de transformadores. se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía y es posible convertirla en corriente continua con facilidad. que la que disipa la corriente alterna.