PRÀCTICA II

2. DESFASAMENTS EN CIRCUITS ELÈCTRICS

Resum. Utilitzant els dos modes de funcionament de l’oscil·loscopi es mesuren, en aquesta pràctica, els desfasaments entre intensitat i tensió en el cas d’una resistència, d’una capacitat i d’una autoinducció. Seguidament s’estudia la composició en paral·lel d’una resistència i d’un condensador, determinant el canvi que experimenta el desfasament quan es varia la freqüència del senyal aplicat.

2.1. Fonament

Quan s’aplica una tensió sinusoïdal a una resistència, la intensitat que la travessa està en fase amb la tensió aplicada. En un condensador la intensitat s’avança π/2 a la tensió, mentre que en una autoinducció ideal és la tensió la que està π/2 avançada respecte de la intensitat.
Si combinem en paral·lel una resistència, R, i una capacitat, C, el desfasament del conjunt depèn de la freqüència del senyal aplicat, de manera que la intensitat s’avança a la tensió en:

| (1)

2.2. Dispositiu experimental

1 generador de senyals sinusoïdals
2 resistències (R i r)
1 condensador (C)
1 autoinducció (L)
1 placa de connexions
1 oscil·loscopi
cables

2.3. Procediment experimental

2.3.1. Corrent i tensió en una resistència

Munteu el circuit de la figura 1.
Observeu simultàniament els dos canals a la pantalla de l’oscil·loscopi (funció CHOP). El primer canal (CH1) mesura la tensió en R. El segon canal (CH2) mesura la intensitat mitjançant la mesura de la tensió en r (vegeu l’apartat 1.3.2, pràctica 1).
Observeu que els senyals dels dos canals estan en fase.

Vegeu les imatges de la pràctica

Figura 1. Cal tenir present que les masses de cada sonda (terminals negres) són elèctricament al mateix punt, per la qual cosa cal connectar-los junts en el circuit (punt A).

Figura 2

2.3.2. Corrent i tensió en una capacitat

Substituïu la resistència R pel condensador C.
Un cop observeu a la pantalla de l’oscil·loscopi una imatge semblant a la figura 2, identifiqueu quin és el senyal que va avançat (V o I). Calculeu l’angle de desfasament, φ.

Vegeu les imatges de la pràctica

2.3.3. Corrent i tensió en una autoinducció

Repetiu l’apartat anterior substituint el condensador per l’autoinducció, L.

Vegeu les imatges de la pràctica

2.3.4. Mesures en mode X-Y

La mesura de desfasaments es pot efectuar utilitzant l’oscil·loscopi en mode X-Y. La figura 3 mostra les mesures i el càlcul que cal fer. Comproveu que, amb aquest mètode, els resultats dels desfasaments per a R, C i L coincideixen, respectivament amb els obtinguts en els apartats 2.3.1, 2.3.2 i 2.3.3.

2.3.5. Resistència i condensador en paral·lel

Munteu el circuit de la figura 1 però afegint-hi el condensador, C, connectat en paral·lel amb la resistència, R. Poseu l’oscil·loscopi en mode X-Y. Observeu com, a freqüències baixes, la imatge a la pantalla de l’oscil·loscopi: és gairebé una recta, que passa a ser una el·lipsi a mesura que augmentem la freqüència. Quantifiqueu el fenomen observat construint una taula φ(ν). Caldrà que tingueu present que les ν triades hauran de ser tals que, en la mesura i en el tractament matemàtic, no s’introdueixin errors excessius (angles en el rang 15-60°).

Figura 3

Vegeu les imatges de la pràctica

2.4. Realització de l’informe

• Ompliu el full de laboratori.
• Demostreu l’expressió 1.
• Amb la resistència i el condensador en paral·lel (apartat 2.3.5):
A baixes freqüències, per quina branca passa majoritàriament el corrent?
I a altes freqüències?
•Justifiqueu per què els desfasaments superiors a 60° o bé inferiors a 15° fan de mal mesurar amb el mètode X-Y?