prÁctica 6

PRÁCTICA #6

TÍTULO: MANEJO DEL OSCILOSCOPIO (PARTE II)

Nombre de los estudiantes:

Pedro Carvajal Ruiz

Guido Ochoa Freire

Edwin Chacón Castro

Paralelo: 9

Fecha de la Práctica: 22 de julio de 2015

Mesa: #3

OBJETIVOS:

Medir voltaje, corriente y ángulo de fase, utilizando el Osciloscopio Real y el Osciloscopio Virtual del NI ELVIS.

Comprobar el comportamiento de las reactancias debido a la variación de la frecuencia en un circuito R, L, C.

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO:

Circuito 1 y 2

Circuito 3 y 4

CÁLCULOS TEÓRICOS

Cálculo del error:

%Er=|Valor teo−Valor ¿|

Valor teo

×100

Tabla # 1 y Tabla #2τ=CRCircuito # 1: f= 100 HzR = 10 KΩ C = 0.3μF L=90mH VFuente p-p=10V

V f =5

√2∡0 °=3.53∡0 °

f =100.4 H zX L¿ j ωL=2 πfL= j 58.09 Ω

XC ¿− j1

ωC=− j

12π fC

=− j 5278.75Ω

3.53∡0 °=(1000 0+ j 58.09− j5278.75 ) II=0.31∡27.33 ° [ mA ]

I pp=2√2 I=0.88 [ mA ] V pp=10 I pp=8.87 [ V ]

V l=XL I=18.04∡117 .33 ° [ mV ] V c=X c I=1.64∡−62.67 ° [V ]

% Er 1=|V ppteo−V pp¿|

V ppteo

×100=|8.87−8.96|

8.87×100=0 .01 %

% Er 2=|V l−V l¿|

V lteo

× 100=|18.04−20.2|

18.04×100=2.5 %

% Er 3=|V cteo−V c¿|

V cteo

× 100=|1.64−1.6305|

1.64× 100=0 .005 %

% Er 3=|I ppteo−I pp¿|

I ppteo

× 100=|0.88−0.896|

0.88×100=0 . 01%

f= 200 HzR = 10 KΩ C = 0.3μF L=90mH VFuente p-p=10V

V f =5

√2∡0 °=3.53∡0 °

f =200 H zX L¿ j ωL=2 πfL= j 160.01Ω

XC ¿− j1

ωC=− j

12 π fC

=− j 2643.32Ω

3.53∡0 °=(10 000+ j160.01− j 2643.32 ) II=0.34∡14 .05 ° [ mA ]

I pp=2√2 I=0.96 [ mA ] V pp=10 I pp=9.696 [ V ]V l=XL I=39.33∡1 04.05 ° [ mV ] V c=X c I=0. 896∡−75.95° [ V ]


V ppteo

×100=|9.696−9.84|

9.696×100=1.84%

% Er 2=|V l−V l¿|

V lteo

× 100=|39.33−40.8|

39.33×100=3.73 %


V cteo

× 100=|0.896−0.8937|

0.896×100=0.25 %


I ppteo

× 100=|0.96−0.984|

0.96×100=2.5 %

f= 1000HzR = 10 KΩ C = 0.3μF L=90mH VFuente p-p=10V

V f =5

√2∡0 °=3.53∡0 °

f =1000 H zX L¿ j ωL=2 πfL= j 578.68 Ω

XC ¿− j1

ωC=− j

12 π fC

=− j 529.93Ω

3.53∡0 °=(10 000+ j578.68− j 529.93 ) I

I=0.35∡−0.28 ° [ mA ]I pp=2√2 I=0.99 [ mA ] V pp=10 I pp=9.98 [ V ]V l=XL I=202.25∡89 .72 ° [ mV ] V c=Xc I=185.48∡−90.28 ° [ V ]


V ppteo

×100=|9.98−10.2|

9.98×100=2.2 %

% Er 2=|V l−V l¿|

V lteo

× 100=|0.202−0.197|

0.202×100=2.47 %


V cteo

× 100=|0.185−0.1846|

0.185×100=0.2 %


I ppteo

× 100=|0.99−1.02|

0.99×100=3.03 %

f= 10000HzR = 10 KΩ C = 300nF L=90mH VFuente p-p=10V

V f =5

√2∡0 °=3.53∡0 °

f =10000 H zX L¿ j ωL=2 πfL= j 5654 . 8 Ω

XC ¿− j1

ωC=− j

12π fC

=− j 53.5 Ω

3.53∡0 °=(10 000+ j5654 .8− j 53.5 ) II=0.3 07∡−29.25 ° [ mA ]

I pp=2√2 I=0.868 [ mA ] V pp=10 I pp=8.68 [ V ]V l=XL I=1.74∡60.74 ° [V ] V c=Xc I=16.47∡−119.25° [m V ]


V ppteo

×100=|8.68−8.72|

8.68×100=0.4 %

% Er 2=|V l−V l¿|

V lteo

× 100=|1.74−1.748|

1.74×100=0.001 %


V cteo

× 100=|16.47−16.157|

16.47× 100=1.9 %


I ppteo

× 100=|0.868−0.872|

0.868× 100=0.46 %

f= 15000Hz

R = 10 KΩ C = 300nF L=90mH VFuente p-p=10V

V f =5

√2∡0 °=3.53∡0 °

f =15000 H zX L¿ j ωL=2 πfL= j 8482.3 Ω

XC ¿− j1

ωC=− j

12π fC

=− j 35.37 Ω

3.53∡0 °=(10 000+ j8482.3− j 35.37 ) I

I=0.269∡−40.18 ° [mA ]I pp=2√2 I=0.76 [ mA ] V pp=10 I pp=7.608 [V ]V l=XL I=2.287∡ 49.81° [ V ] V c=Xc I=9.538∡−130.18 ° [ mV ]


V ppteo

×100=|7.608−7.52|

7.608×100=1.2%

% Er 2=|V l−V l¿|

V lteo

× 100=|2.287−2.331|

2.287× 100=1.9 %


V cteo

× 100=|9.538−9.41|

9.538× 100=1. 3 %


I ppteo

× 100=|0.76−0.752|

0.76× 100=1.05 %

Tabla # 3

f= 25.5Hz

R = 10 KΩ C = 0.11uF VFuente p-p=5V

XC ¿− j1

ωC=− j

12π fC

=− j 56739.7 Ω

∅=tan(−Xc

R )∅ 1=tan( 56739.7

10000 )=80°

% Er a¿=|∅1ppteo−∅ 1¿|

∅ 1teo

×100=|80°−74.23°|

80°×100=7 .2%

% Erb¿=|∅ 1ppteo−∅1¿|

∅ 1teo

×100=|80 °−78.95 °|

80 °×100=1.31%

f= 83.5Hz


XC ¿− j1

ωC=− j

12π fC

=−17327.7 Ω

∅=tan(−Xc

R )∅ 1=tan( 17327.7

10000 )=60°

% Era¿=|∅ 1p pteo−∅1¿|

∅ 1teo

×100=|60 °−57.48 °|

60 °×100=4 .2%

% Erb¿=|∅ 1ppteo−∅1¿|

∅ 1teo

×100=|60 °−56.44 °|

60 °× 100=5.9 %

f= 172.4 Hz


XC ¿− j1

ωC=− j

12 π fC

=− j 8392.47 Ω

∅=tan(−Xc

R )∅ 1=tan( 8392.47

10000 )=40 °

% Era¿=|∅ 1ppteo−∅ 1¿|

∅ 1teo

×100=|40 °−41.42°|

40 °×100=3.5 %

% Erb¿=|∅ 1ppteo−∅1¿|

∅ 1teo

×100=|40 °−36.87 °|

40 °×100=7.8 %

f= 397.5 Hz


XC ¿− j1

ωC=− j

12π fC

=− j 3639.9Ω

∅=tan(−Xc

R )

∅ 1=tan( 3639.910000 )=20 °

% Era¿=|∅ 1ppteo−∅ 1¿|

∅ 1teo

×100=|20°−22.86 °|

40 °×100=8.1 %

% Erb¿=|∅ 1ppteo−∅1¿|

∅ 1teo

×100=|20 °−20 .46 °|

20 °×100=1.2 %

TABLAS DE RESULTADO

PREGUNTAS CONTESTADAS

1. En base a los datos de la Tabla 1 grafique Vpp en la Resistencia Vs. Frecuencia, y explique con detalle la forma de su gráfica. ¿Qué sucede cuando la frecuencia es de 1 KHz?

100 200 1000 10000 150000

2

4

6

8

10

12

Vpp vs f

Series1Vo

ltaje

Dado que la corriente que circula por la resistencia depende de la frecuencia de la fuente, el voltaje en la resistencia y también dependerá de la frecuencia. Conforme la frecuencia aumente, el voltaje también lo hará hasta llegar a lo que se conoce como frecuencia de resonancia y en la cual la corriente es máxima y por tanto el voltaje es máximo, luego la corriente decrece.

2. Diseñe un circuito RC de tal forma que la Corriente que circula por el circuito tenga una diferencia de fase de 45 grados respecto a la fuente.

∅=tan−1( Xc

R )tan 45°=

X c

R

R= 12 πfC

R= 1

2 π (60 ) (100 x 10−6 )

R=26.5 Ω

3. ¿Cuál es la impedancia de entrada del osciloscopio TEKTRONIK del Laboratorio?

Es de 1M 2 en paralelo con 20pF 3pF.

4. ¿Cuál es el máximo Voltaje de entrada que soporta el Osciloscopio TEKTRONIK del Laboratorio?

Es de 300 Vrms.

5. Se podría utilizar el Osciloscopio para tomar valores de presión, ritmo cardiaco? Explique su respuesta.

Si se podría siempre que la presión de ritmo cardiaco u otra sea convertida a una señal eléctrica de voltaje que es lo que mide directamente el osciloscopio.

6. Mencione los parámetros que afectan el desfase en el Circuito de la Figura 3.

La frecuencia, la capacitancia y la resistencia.

7. Explique con sus palabras como se comporta el circuito de la Figura 1 y qué aplicación le daría.

El circuito 1 es capaz de adelantar, atrasar o dejar en fase a la corriente con respecto al voltaje, dependiendo de las reactancias inductivas o capacitivas que a su vez dependen de la frecuencia del voltaje. Este tipo de circuitos puede ser usado como filtro o como oscilador.

8. Para el circuito a continuación:

a) Donde colocara las puntas de prueba y la tierra para medir Vx.

b) Que controles debe activar. Activar el CH1 Menú.

9. Leer cada uno de los siguientes enunciados y marque Verdadero o Falso según corresponda. a) El Osciloscopio sirve para medir voltaje en forma directa y corriente de forma indirecta______________________________________________________( V) b) Para medir el voltaje en un elemento intermedio entre cuatro elementos en serie con un osciloscopio, debo usar los siguientes controles: Math menú y escoger la opción CH1-CH2 y colocar las puntas de prueba en los extremos del elemento a medir, además el Terminal GND del osciloscopio a la referencia del circuito_( V)

10. Dada la siguiente curva de Lissajous, diseñe un circuito, indicando los valores que se deben tener para obtener dicha curva, la cual da el desfase entre el voltaje de la fuente y la corriente que circula por el circuito.

CHANEL A: Escala de 100/Div CHANEL B: Escala de 100/Div

∅ ¿ sin−1( BA )

A: Longitud vertical desde el origen al punto máximo de la figura.

B: Longitud vertical desde el origen hasta el punto de corte de la figura con el eje vertical.

∅ ¿ sin−1( 140160 )=55.43 °

tan∅=X L−¿ Xc

R¿ → tan 55.43 °=628.32 L−14468.59

100 → L=23.26 H

X L¿ωL=2πfL=628.32 L

XC ¿ −1ωC

= 1

2 π (100 ) (110 x 10−9 )=14468.6

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIÓN

Medimos la corriente y gráficamente encontramos como actúa con respecto al voltaje viendo así el momento de resonancia y cuando se adelantaba o atrasaba al variar la frecuencia.

Ajustamos correctamente lo que nos indicó la práctica y desarrollamos los cálculos teóricos para comparar como actúa la gráfica del osciloscopio con la gráfica hecha a mano. Vimos también como varia otros parámetros que son muy importantes en una función de onda como es la frecuencia, amplitud, voltaje máximo y mínimo, voltaje pico-pico, Reactancias debido a la frecuencia en un circuito con capacitor, resistor e impedancia

Pudimos reconocer las distintas fases y desfases de dos ondas y como varían de acuerdo a los valores indicados en la tabla y así también llenamos la tabla que se adjunta al final apreciando el comportamiento de una onda al cambiar su frecuencia en cada instrumento, ya sea en el Elvis II y el generador Real.

RECOMENDACIÓN

Es muy necesario informarse acerca del funcionamiento de los instrumentos de la práctica que lo detallan en las primeras clases dictadas en clase, una vez revisadas es recomendable siempre revisar las conexiones antes de cualquier cosa.

El manejo de los instrumentos como el oscilador, el Ni Elvis II y el Generador de Funciones Real nos ayudó a desarrollar la práctica por tanto hay que tratar con delicadeza dichos instrumentos y evitar golpes o conexiones mal hechas.

Leer más acerca de los diferentes usos de estos instrumentos y sus aplicaciones en la ingeniería y demás ciencias, ya que puede graficar el comportamiento de una función con respecto al tiempo.

ANEXOS

Tabla 1-2

F=100Hz

F=200Hz

F=1000Hz

F=10000Hz

F=15000Hz

Tabla 3

F=25.46Hz

∅=360 ×838.80

=74.23 °

∅=arc sen ( BA )=78.95 °

F=83.789Hz

∅=360 ×1.911.9

=57.48 °

∅=arc sen ( BA )=56.44 °

F=172.55Hz

∅=360 ×0.685.840

=41.92°

∅=arc sen ( BA )=36.87 °

F=397.624Hz

∅=360 ×0.162.520

=22.86 °

∅=arc sen ( BA )=17.46 °

prÁctica 6

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