Reactancia de un condensador y una bobina en alterna

Programas: Sek II

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Objetivo

Investigar cómo depende de la frecuencia la reactancia de un condensador y de una bobina.

El montaje

Fuente de tensión alterna: onda senoidal, amplitud 5 V (valor eficaz 3,54 V), 50 Hz. Dos ramas con amperímetros en modo AC: abajo — un condensador de 10 µF; arriba — una bobina de 1 H con un devanado de 10 Ω.

Procedimiento

1. Registre las corrientes de las dos ramas.
2. Ajuste la fuente a 100, 200 y 500 Hz y registre las corrientes a cada frecuencia.
3. Calcule las reactancias \(X = U / I\) para una tensión eficaz de 3,54 V.
4. Represente las gráficas \(X(f)\) del condensador y de la bobina.

Resultado esperado

A 50 Hz las corrientes son casi iguales: condensador — unos 11,1 mA (\(X_C\) ≈ 318 Ω), bobina — unos 11,2 mA (\(X_L\) ≈ 314 Ω). Al subir la frecuencia, la corriente del condensador crece en proporción a \(f\), hasta unos 111 mA a 500 Hz; la corriente de la bobina baja, hasta unos 1,1 mA a 500 Hz.

Preguntas

1. ¿Por qué un condensador no deja pasar la corriente continua pero sí la alterna?
2. ¿A qué frecuencia son iguales las reactancias del condensador y de la bobina de este experimento?

Respuestas

1. Las placas están separadas por un aislante, y ninguna carga lo atraviesa. Con corriente continua el condensador se carga una vez y la corriente cesa; con corriente alterna se carga y se descarga alternativamente cada semiperiodo, así que la corriente sigue circulando por los cables hacia y desde las placas, y cuanto mayor es la frecuencia, mayor es: \(X_C = 1 / (2\pi f C)\).
2. Las reactancias \(X_C = 1 / (2\pi f C)\) y \(X_L = 2\pi f L\) son iguales a \(f_0 = 1 / (2\pi\sqrt{LC})\) ≈ 50,3 Hz para 1 H y 10 µF. Por eso las dos corrientes a 50 Hz son casi iguales: 318 Ω frente a 314 Ω.