4.16: Circuito de “tanque” de inductor-condensador
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PARTES Y MATERIALES
- Osciloscopio
- Surtido de capacitores no polarizados (0.1 µF a 10 µF)
- Transformador reductor de potencia (120V/6 V)
- Resistencias de 10 kΩ
- Batería de seis voltios
El transformador de potencia se utiliza simplemente como inductor, con un solo devanado conectado. El devanado no utilizado debe dejarse abierto. También se puede usar un inductor de bobinado simple con núcleo de hierro (a veces conocido como un estrangulador), pero dichos inductores son más difíciles de obtener que los transformadores de potencia.
Referencias cruzadas
Lecciones En Circuitos Eléctricos, Volumen 2, capítulo 6: “Resonancia”
Objetivos de aprendizaje
- Cómo construir un circuito resonante
- Efectos del tamaño del condensador en la frecuencia resonante
- Cómo producir antirresonancia
Diagrama esquemático
Ilustracion
INSTRUCCIÓN
Si un inductor y un condensador se conectan en paralelo entre sí, y luego se energizan brevemente mediante la conexión a una fuente de voltaje de CC, se producirán oscilaciones a medida que se intercambie energía del condensador al inductor y viceversa. Estas oscilaciones se pueden ver con un osciloscopio conectado en paralelo con el circuito inductor/condensador. Los circuitos de inductor/condensador paralelos se conocen comúnmente como circuitos de tanque.
Nota importante: Recomiendo no usar una tarjeta PC/sonido como osciloscopio para este experimento porque el inductor puede generar voltajes muy altos cuando se desconecta la batería (“contragolpe” inductivo). Estos altos voltajes seguramente dañarán la entrada de la tarjeta de sonido, y quizás otras partes de la computadora también.
La frecuencia natural de un circuito tanque, llamada frecuencia resonante, está determinada por el tamaño del inductor y el tamaño del condensador, de acuerdo con la siguiente ecuación:
Muchos transformadores de potencia pequeños tienen inductancia de devanado primario (120 voltios) de aproximadamente 1 H. Utilice esta cifra como una estimación aproximada de la inductancia para su circuito para calcular la frecuencia de oscilación esperada.
Idealmente, las oscilaciones producidas por un circuito de tanques continúan indefinidamente. De manera realista, las oscilaciones disminuirán en amplitud a lo largo de varios ciclos debido a las pérdidas resistivas y magnéticas del inductor. Los inductores con una clasificación “Q” alta, por supuesto, producirán oscilaciones de mayor duración que los inductores de Q baja.
Intente cambiar los valores del condensador y anotar el efecto en la frecuencia de oscilación. También puede notar cambios en la duración de las oscilaciones, debido al tamaño del condensador. Ya que sabe cómo calcular la frecuencia resonante a partir de inductancia y capacitancia, ¿puede encontrar una manera de calcular la inductancia del inductor a partir de valores conocidos de capacitancia de circuito (medida por un medidor de capacitancia) y frecuencia resonante (medida por un osciloscopio)?
La resistencia se puede agregar intencionalmente al circuito, ya sea en serie o en paralelo, con el propósito expreso de amortiguar las oscilaciones. Este efecto de amortiguación de resistencia a la oscilación del circuito del tanque se conoce como antirresonancia. Es análogo a la acción de un amortiguador al amortiguar el rebote de un automóvil tras golpear un bache en la carretera.
SIMULACIÓN COMPU
Esquema con números de nodo SPICE:
R stray se coloca en el circuito para amortiguar las oscilaciones y producir una simulación más realista. Un menor valor de desviación de R causa oscilaciones de mayor duración porque se disipa menos energía. La eliminación de esta resistencia del circuito da como resultado una oscilación sin fin.
Netlist (hacer un archivo de texto que contenga el siguiente texto, textualmente):
