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Circuitos RC/RL/LC

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Resistencia 'R', 'L' de inductor y condensador 'C' son elementos fundamentales del circuito, cada uno con diferentes propiedades que son la base de todos los aparatos eléctricos modernos.

Un resistor es un componente eléctrico que disipa energía, generalmente en forma de calor. En cambio, un capacitor almacena energía en un campo eléctrico, y un inductor almacena energía en un campo magnético.

Resistencias, condensadores e inductores se conectan juntos, los circuitos Mostrar tiempo y respuestas dependientes de frecuencia útiles para AC procesado de señal, radios, filtros eléctricos y muchas otras aplicaciones.

Este video se ilustra el comportamiento de un resistor-capacitor y un circuito de resistencia-inductor y muestran la oscilación de un circuito inductor-capacitor con poca pérdida de energía resistente.

Vamos a aprender cómo corriente y el voltaje se comportan en circuitos con resistores, inductores y condensadores.

En primer lugar, vamos a hablar de un circuito de una resistencia en serie con un capacitor, llamado un circuito RC. Cuando el interruptor está cerrado, la salida de la fuente de voltaje se aplica a través de componentes y la corriente comienza a fluir. Como el condensador está inicialmente descargado, tiene voltaje cero a través de sus terminales. Por lo tanto, de salida de la fuente de tensión aparece en el resistor y la corriente está en su valor máximo.

Si nos fijamos en la trama de voltaje y corriente contra el tiempo, inicialmente VR es igual a voltaje de la fuente el voltaje en el condensador 'VC' es cero y la corriente está en su máximo. Como la corriente carga el condensador, 'VC' aumenta. En respuesta, VR disminuye y por lo tanto, la corriente también disminuye, según la ley de Ohm. Finalmente el voltaje del resistor es cero y la corriente deja de fluir.

Un análisis similar es posible para un circuito RL que consiste en una resistencia en serie con un inductor. En el instante que el interruptor se cierra, el flujo repentino de carga crea un campo magnético en el inductor, y su voltaje 'VL' es igual al voltaje de la fuente. En consecuencia, lo VR inicial es cero y así la corriente inicial es cero.

Ahora bien, para supervisar los cambios, vamos a ver el voltaje y la corriente gráficos como antes. Con el tiempo como las disminuciones de tensión del inductor, el voltaje en el resistor aumenta y por lo tanto la corriente también aumenta. En última instancia, la tensión del inductor es cero de la salida de la fuente de voltaje es a través de la resistencia y la corriente está en su valor máximo.

El decaimiento de transitorios de corriente y voltaje en circuitos RC y RL es causado por la disipación de energía en el resistor. En cambio, un circuito LC, que tiene un condensador conectado a un inductor, ideal no tiene resistencia ni pérdida de energía y exhibe un comportamiento muy diferente.

Si el condensador en este circuito es cargado al voltaje V y entonces conectado con el inductor, energía eléctrica almacenada en el condensador es transferido para el inductor y convertido en energía magnética. El inductor entonces transfiere su energía hacia el condensador y luego invierte el proceso con la corriente que fluye en sentido contrario, este proceso se repite indefinidamente y el voltaje a través de cada componente sinusoidal oscila con el tiempo.

Un circuito RLC como éste agrega un resistor en el circuito LC. Las oscilaciones en esta configuración humedecer porque el resistor disipa energía durante cada ciclo. Las oscilaciones detienen cuando el voltaje y actual decadencia a cero.

Ahora que hemos explicado los conceptos básicos de circuitos RC, RL y LC, echemos un vistazo a su comportamiento en el laboratorio.

Obtener un osciloscopio, un pequeño foco de luz con una resistencia de unos pocos ohmios, un interruptor y una batería de fuente o 1.5 voltios de voltaje de CC. Arme este circuito y deje el interruptor abierto.

Seleccione la escala vertical del osciloscopio a 1 voltio por la división y la escala de tiempo a 1 segundo por división. Más adelante puede ser necesario ajustar estos parámetros para una visualización óptima de las señales durante las distintas pruebas.

Cerrar el interruptor para aplicar energía a la bombilla.

Porque el foco de luz actúa como un resistor, la corriente a través de ella es proporcional al voltaje. Como muestran los rastros del osciloscopio, la bombilla ilumina instantáneamente cuando el interruptor se cierra y se oscurece al instante cuando el interruptor se abre.

Arme el circuito como se indica con un condensador de 1 faradio en serie con la bombilla. Tenga en cuenta que el osciloscopio mide voltaje en la resistencia. Deje el interruptor abierto hasta el inicio de la prueba.

Cerrar el interruptor y observar la bombilla y la traza del osciloscopio. La bombilla se ilumina brevemente antes de obscurecer porque el condensador pasa corriente cuando la tensión cambia de repente, cuando el interruptor se cierra. As time avanza, la corriente a través de las caries del circuito debido a la resistencia de la bombilla y la capacitancia.

Abra el interruptor y modificar el circuito conectando un segundo foco de luz en paralelo con el primero.

Otra vez cerrar el interruptor. Ver bombillas y la traza del osciloscopio. Los dos bulbos paralelo encender y apagar más rápidamente que el único foco. Esto es porque la resistencia paralelo de dos lámparas es menor que la resistencia de un solo bulbo. El circuito resultante tiene una menor caída en la corriente y una respuesta más rápida.

Arme este circuito con un 1 milli inductor en serie con la bombilla de Henry. Deje el interruptor abierto hasta el inicio de la prueba.

Cerrar el interruptor y observar la bombilla y la traza del osciloscopio. La bombilla tiene una pequeña cantidad de tiempo para encender porque el inductor lleva a cabo poca corriente cuando la tensión cambia de repente, como cuando se cierra el interruptor.

As time avanza, la corriente del inductor- y que a través de los bombilla-enfoques a nivel de estado estacionario. Abra el interruptor y conecte un segundo foco de luz en paralelo con el primero.

Otra vez cerrar el interruptor. Ver bombillas y la traza del osciloscopio. Los dos bulbos paralelo encender y apagar más lentamente que la bombilla sola. Esto es porque la resistencia paralelo de dos lámparas es menor que la resistencia de un solo bulbo.

Arme este circuito con un micro 10 Farad condensador y un inductor de Henry, junto con el osciloscopio conectado en el condensador de 8 milli. Cierre el interruptor 1 para cargar el condensador y deje el interruptor 2 abierto hasta el inicio de la prueba.

Interruptor 1 desconectar la fuente de tensión del circuito abierto. Interruptor 2 y observar en el osciloscopio. El voltaje del inductor oscila y puede mostrar cierta amortiguación causada por la pequeña resistencia de los cables en el circuito. El período de oscilación es del orden de milisegundos, que es constante con el tiempo esperado basado en los valores de capacitancia y resistencia.

Resistores, capacitores e inductores son componentes simples, pero el RC, RL y circuitos LC que las usan tienen comportamientos complejos, que permiten múltiples aplicaciones en filtros, circuitos de sincronización y procesamiento de señales electrónicas.

En este ejemplo, los investigadores implantaron transmisores subcutáneos en ratones para estudiar la presión arterial como se movían libremente. Receptores de radio utilizan comúnmente inductor-capacitor circuitos para seleccionar una frecuencia específica de la banda ancha de interceptada por radiofrecuencia, o RF, energía. La frecuencia correcta lleva la información deseada para la amplificación y posterior procesamiento por electrónica adicional en el receptor.

Encefalógrafos eléctricos medir actividad eléctrica en el cerebro. Electrodos colocados sobre el cuero cabelludo recogen señales milivoltios sobre un amplio rango de frecuencias. Circuitos RC, RL y LC son parte de los filtros que reducen las interferencias eléctricas y artefactos, contribuyendo en la adquisición de datos significativos.

Sólo ha visto la introducción de Zeus para el comportamiento dependiente del tiempo de circuitos con resistencias, capacitores e inductores. Ahora debe comprender los conceptos básicos de circuitos RC, RL y LC, y cómo estos circuitos difieren uno del otro. ¡Gracias por ver!

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