Práctica 2: Resonancia

I. Objetivos:

Al terminar esta práctica , usted será capaz de: Medir la respuesta de una serie de circuitos resonantes en serie y en paralelo. Medir la frecuencia de resonancia, ancho de banda,y factor de Calidad de un circuito resonante en serie y en paralelo.

II. Material a Utilizar:

Osciloscopio de dos canales. Generador de funciones. Multímetro digital. Resistores: 330Ω, 10kΩCapacitor de 1.0 nF Bobina de 2.4mH

III. INFORMACION TEORICA

Resonancia:

Un circuito de resonancia está compuesto por una resistencia un condensador y una bobina en el cual se alimentan de corriente alterna. Hay dos tipos decircuitos resonantes:uno es el circuito resonantes serie y el otro es el circuito resonante paralelo.

Cuando a la entrada del circuito se le aplica una frecuencia el circuito reaccionará de una forma distinta.

La reactancia de un condensador o de una bobina es el valor óhmico que se opone al paso de electrones. Cuando la frecuencia crece la reactancia de la bobina aumenta, en tanto que al del condensador disminuye. Pero hay una determinada frecuencia que la cual los valores absolutos de ambas reactancias se iguala y a este fenómeno se llama "Frecuencia de resonancia". Su valor se deduce de esta manera:

XL = 2 * p * F * L XC = 1 = 2 * p * F * C

Para la frecuencia de resonancia:

F = 1 =2p L*C

El factor de calidad es algo más amplio, puede definirse en el caso de una bobina, como la reacción:

Q = XLRL

Hay un concepto mas que es el ancho de banda que es el margen de frecuencias.

Observaciones:

Para averiguar la frecuencia de resonancia en el circuito de resonancia serie, había que hacer un barrido de frecuencias midiendo al mismo tiempo la tensión en R1, y para saber la frecuencia de resonancia tenía que tener R1 la máxima tensión y en el circuito de resonancia paralelo tenía que tener en R1 la mínima tensión.

Cuando el circuito entraba en resonancia, tanto el de serie como el de paralelo, la tensión en la bobina es la misma tensión del condensador, entonces eso quiere decir que el valor óhmico se iguala ( XL = XC ).

Al realizar los cálculos de la frecuencia nos hemos dado cuenta de que nos saldría diferentes valores de frecuencia y parece ser debido a la ( L ) de la bobina que varía bastante de la teórica a la práctica.

El Ancho de banda (BW) y el Factor de calidad (Q)

Los circuitos resonantes son utilizados para seleccionar bandas de frecuencias y para rechazar otras. Cuando se está en la frecuencia de resonancia la corriente por el circuito es máxima.

En la figura: A una corriente menor (70.7% de la máxima), la frecuencia F1 se llama frecuencia baja de corte o frecuencia baja de potencia media. La frecuencia alta de corte o alta de potencia media es F2.

El ancho de banda de este circuito está entre estas dos frecuencias y se obtiene con la siguiente fórmula: Ancho Banda = BW = F2 - F1

El factor de calidad (Q) o factor Q es:Q = XL/R o XC/R

También la relacionándolo con el Ancho Banda:Q = frecuencia resonancia / Ancho banda = FR/BW

Ejemplos:- Si F1 = 50 Khz y F2 = 80 Khz, FR = 65 Khz, el factor de calidad es: Q = FR / BW = 65 / (80-50) = 2.17- Si F1 = 60 Khz y F2 = 70 Khz, FR = 65 Khz, el factor de calidad es: Q = FR / BW = 65 / (70-60) = 6.5

Se puede observar que el factor de calidad es mejor a menor ancho de banda. (el circuito es más selectivo)

IV. Procedimiento- Resonancia Serie

Construirá el circuito mostrado conceptualmente en la Fig. 2-1, pero antes deber áhacer algunas mediciones y cálculos preliminares.

Tomando los valores de la bobina y del capacitor mostrados en la Fig.2-1 calcule la frecuencia de resonancia de l circuito. Ahora ajuste su multímetro a modo de ohmetro, mida la resistencia del inductor

1.-¿Cuál fue la resistencia medida de la bobina?XL=37.4Ω2.- ¿Cuál fue el valor calculado para la frecuencia de resonancia en laFig. 2-1?

Fo= 11.267KHz

3.- Si la resisten cia del inductor y la resistencia de carga de 330Ω conforman el total de resistencias en serie de este circuito, ¿cuál es el factor de calidad d

Rt=364.1Ω

4.- ¿A qué frecuencia su circuito entró en resonancia?

A LOS 16KHz

Frecuencia Voltaje a través del resisitor de 300Ω5 29.310 38.120 42.830 43.8100 94.4200 3.64000 3800 3.11.5M 3.82M 3

Procedimiento- Resonancia Paralelo Construir áel circuito mostrado con ceptualmente enla Fig. 2-2 ,pero antes deberá hacer algunas mediciones y cálculos preliminares para este circuito como se muestra en la Tabla 2-2.

fRECUENCIA VoVOLTS P-P)5 10.410 10.62 10.430 9.6440 9.4506 9.2801 8.4120 7.6150 9.4300 7.6600 7.21M 6.42M 4

3.43.2