Circuito RLC en serie y resonancia
FísicaElectricidad y circuitosEdades 17–18Laboratorio virtual
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Un circuito R, L, C en serie alimentado con una tensión alterna: las gráficas de u e i muestran su desfase, junto con un diagrama fasorial y una curva de la corriente en función de la frecuencia. Ajusta L, C o la frecuencia hasta que Z_L = Z_C, la corriente alcance su máximo y u quede en fase con i: es la resonancia eléctrica, el principio con el que se sintoniza una radio. La pantalla Oscilaciones LC libres conecta un condensador cargado a la bobina: la energía pasa de ½Cu² a ½Li² y vuelve con T = 2π√(LC), junto a un análogo masa-resorte; una resistencia produce descargas subamortiguadas, críticas o sobreamortiguadas, y un circuito de mantenimiento conserva las oscilaciones.
Lección: Corriente alterna
Qué muestra
En un circuito RLC en serie con tensión alterna, las reactancias Z_L = ωL y Z_C = 1/(ωC) varían en sentidos opuestos al subir la frecuencia, y la impedancia es Z = √(R² + (Z_L − Z_C)²). A la frecuencia de resonancia f₀ = 1/(2π√(LC)) se anulan, Z vale R, la corriente es máxima y u e i están en fase; R solo determina lo agudo que es el pico. La pantalla Oscilaciones LC libres conecta un condensador cargado a la bobina: la energía pasa de ½Cu² a ½Li² con T = 2π√(LC), como una masa en un resorte, y una resistencia produce descargas subamortiguadas, críticas o sobreamortiguadas.
Cómo usarla
En la pestaña Resonancia en alterna, cambia f despacio y observa el desfase entre u e i, pulsa Sintonizar f a resonancia y luego cambia L, C o R para mover o afinar el pico. En la pestaña Oscilaciones LC libres, pulsa Iniciar y después Medir T; repite con varios valores de Inductancia L y Capacidad C y representa T frente a √(LC). Sube Resistencia R para encontrar la descarga crítica o marca Circuito de mantenimiento (−R).
Parámetros que puedes cambiar
- Pantalla inicial Resonancia en alterna, Oscilaciones LC libres
- Frecuencia 10–200 Hz
- Resistencia R 5–200 Ω
- Inductancia L 10–600 mH
- Capacidad C 5–200 µF
- Pantalla LC libre: resistencia R 0–1000 Ω
- Pantalla LC libre: tensión de carga U₀ 1–12 V
- Pantalla LC libre: circuito de mantenimiento activado
Preguntas para explorar
- Si la capacidad se hace cuatro veces mayor, ¿cómo cambia la frecuencia de resonancia?
- ¿Cómo se sabe en el diagrama fasorial si el circuito es inductivo o capacitivo?
- ¿Cómo cambian la altura y la anchura del pico de resonancia al reducir R? ¿Se desplaza f₀?
