Resumen de Tratamiento combinado de mediciones experimentales y cálculos computarizados para el estudio de las oscilaciones electromagnéticas libres en el circuito RLC

Arcelio A. Hernández Fereira, Othman Espinosa Valdés

• español

  En algunos cursos de Física al presentar el tema de las oscilaciones electromagnéticas libres en un circuito RLC se circunscriben al caso sub-amortiguado o apenas mencionan los otros casos. Esta tendencia se repite en la mayoría de las prácticas de laboratorio. Sin embargo, los tres casos resultan importantes. Se realizó un montaje experimental que con el uso del sistema asistido por computadora HPCI-1 permite mostrar las soluciones de la ecuación diferencial que caracterizan los tres casos de amortiguamiento presentes. Procesando valores de magnitudes extraídos de las curvas obtenidas se determinaron los valores de los parámetros característicos de los elementos del circuito y se verificaron las condiciones para cada uno de los casos de amortiguamiento. Los resultados se compararon con las soluciones teóricas obtenidas al resolver la ecuación diferencial empleando Wólfram Mathematica. Las curvas obtenidas por ambas vías mostraron las características de cada una de los casos de amortiguamiento de acuerdo a las soluciones de la ecuación diferencial. El uso de este tratamiento combinado permitió que los estudiantes fijaran de forma más eficiente los elementos más importantes de las oscilaciones electromagnéticas libres desde el planteamiento y solución de la ecuación diferencial, las condiciones necesarias para que se manifieste cada uno de los casos y la forma de las curvas de variación de la carga en el circuito. Se valoraron las ventajas al comparar con otras alternativas de simulación. Los resultados motivaron una propuesta relativa a una nueva forma de realizar esta práctica de laboratorio con un mayor grado de independencia por parte de los estudiantes.

• English

  In some physics courses introducing the topic of free electromagnetic oscillations present in the RLC circuit is confined to sub-damped case and the other cases are just mentioned. This trend is repeated in most laboratory practices. However, the three cases are important. An experimental set up using a computer assisted system HPCI-1 that could display the solutions of the differential equation that characterizes the three cases was performed.

  Processing magnitudes values extracted from the obtained curves values were determined the characteristic parameters of the circuit elements and conditions for each of the cases were verified. The results were compared with theoretical solutions obtained by solving the differential equation using Wolfram Mathematica. The curves obtained by both ways showed the characteristics of each of the cases according to solutions of the differential equation. The use of this combined treatment allowed students to fix more efficiently the most important elements of the free electromagnetic oscillations from the statement and solution of the differential equation, the necessary conditions to manifest each case and the variation curves of the electric charge in the circuit. The benefits compared to other simulation alternatives were evaluated. The results motivated a proposal for a new way to perform this lab with a greater degree of independence by students.