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LABORATORIO DE FÍSICA I - E.T.S.I.T.
Curso 2005–2006
PRÁCTICA 5
Circuito RL en régimen transitorio.
Objetivos
El objetivo de esta práctica es la observación del comportamiento de las bobinas en régimen
transitorio y la comparación de éste con el de los condensadores que se ha estudiado en prácticas
anteriores.
Se continuará con la familiarización con el osciloscopio y con el tratamiento de medidas
experimentales que tienen entre sí relaciones no lineales.
Materiales
Osciloscopio, Generador de Funciones y Polímetro digital.
1 Resistencia.
1 Bobina.
Placa de conexiones.
Cables coaxiales y cables con bananas de 4 mm.
Procedimiento
Cuando una bobina con autoinducción L por la que no pasa inicialmente corriente eléctrica
se conecta a una fuente de f.e.m. Vg a través de una resistencia R, la intensidad de corriente que la
atraviesa IL crece de forma continua siguiendo una ley exponencial similar a la de la carga de un
condensador [1-6].
−
Vg ⎛
⎜1 − e
I L (t ) =
R ⎜⎝
R
t
L
⎞
⎟ = Im
⎟
⎠
−
⎛
⎜1 − e
⎜
⎝
R
t
L
⎞
⎟
⎟
⎠
La intensidad que atraviesa la bobina decrece así mismo de forma exponencial cuando,
circulando inicialmente por ella una corriente I0, se conectan entre sí sus bornes a través de una
resistencia o, lo que es lo mismo, se hace que la d.d.p. de la batería sea 0 V.
I L (t ) = I 0 e
−
R
t
L
El comportamiento de la corriente en la bobina es claramente análogo al de la d.d.p. en el
condensador. La constante de tiempo del circuito RL es τ = L/R.
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PRÁCTICA 5
En el Laboratorio
1) Anote el valor nominal y la tolerancia de la resistencia (Rn±εR,n) así como el de la resistencia
interna (rn) de la bobina que se le proporcionan.
2) Mida con el polímetro dichas resistencias y anote también las incertidumbres de las medidas
(Rp±∆Rp; rp±∆rp).
3) Monte un circuito Resistencia-Bobina (RL) en serie. Conéctelo a un generador de señal
rectangular y ajuste la salida de este para que varíe entre 0 V y una tensión Vg dada y así hacer que
circule y deje de circular alternativamente la corriente por la bobina.
4) Conecte un osciloscopio para medir la evolución de la corriente que atraviesa la bobina IL frente
al tiempo t.
5) Ajuste la frecuencia del generador de señal a un valor lo suficientemente bajo para llegar a
observar casi completamente los ciclos de conexión-desconexión, es decir, para llegar a ver cómo
IL tiende a estabilizarse asintóticamente. Ajuste la amplitud del generador de señal a un valor
cómodo de leer en el osciloscopio.
6) Mida la constante de tiempo del circuito τ sobre la pantalla del osciloscopio. No olvide ajustar la
frecuencia del generador de funciones para poder ver el ciclo completo de conexión.
7) Mida sobre la pantalla del osciloscopio la evolución de la corriente de la bobina IL frente al
tiempo t a intervalos regulares durante un ciclo completo de conexión-desconexión.
En Casa
8) Estime el valor de la autoinducción Le de la bobina a partir de la constante de tiempo τ medida
en el apartado 6) y de los valores nominales de los componentes (tenga en cuenta los valores de la
resistencia interna del generador de señal y de la bobina).
9) Represente gráficamente (en papel milimetrado) los valores obtenidos en el apartado 7) y trace a
mano alzada o con plantilla las curvas exponenciales que mejor se les ajusten.
10) Determine gráficamente los valores de la constante de tiempo en cada una de las curvas (τg+ en
la de corriente creciente y τg– en la de corriente decreciente) y, a partir de éstos, de la resistencia
interna del generador Rg y del valor medido de las resistencias Rp±∆Rp y rp±∆rp, calcule la
autoinducción Lg de la bobina. Compruebe que los valores que se han medido para ambos sentidos
(Lg+ y Lg–) corresponden, salvo errores de experimentación, a la misma autoinducción.
11) Determine el valor de τ mediante regresión lineal, tanto para corrientes crecientes (τa+) como
para corrientes decrecientes (τa–). Calcule, una vez más, la autoinducción La a partir de estos
nuevos valores teniendo en cuenta las respectivas incertidumbres. Plantee vd. mismo los cambios
de variable pertinentes para linealizar las ecuaciones correspondientes.
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PRÁCTICA 5
Bibliografía
[1] Francis W. Sears, Mark W. Zemansky, et al., Física Universitaria, Tomo 2, 9ª edición,Addison-Wesley Longman,
México, 1999 pp.979–982.
[2] W. Edward Gettys, et al., Física Clásica y Moderna, Mc Graw-Hill, Madrid, 1991 pp. 760–763.
[3] Susan M. Lea, John R. Burke, Física 2. La naturaleza de las cosas, Paraninfo, Madrid, 2001, pp. 1001–1003.
[4] Raymond A. Serway, John W. Jewett, Física, Tomo 2, 3ª edición, Thomson, 2003, pp. 872–876.
[5] Paul A. Tipler, Física, Tomo 2, 4ª edición, 1999, pp. 994–995.
[6] Marcelo Alonso, Edward J. Finn, Física, Addison-Wesley, Wilmington, Delaware (E.U.A.), 1995, pp.617-618.
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