Laboratorio de dispositivos eléctricos y electrónicos IIGuía de Laboratorio Nº 2

Semestre 2

Caracterización de un circuito RC

Yuli Marcela Nova Zamora Cod: 2420141028

Presentado al profesor

Manuel Guillermo Jaramillo Lopera

Universidad de IbaguéFacultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería ElectrónicaIbagué 2014

RESUMEN

Principalmente este laboratorio fue para conocer el comportamiento de los capacitores, utilizados en un circuito RC es decir con una resistencia y un capacitor. Además para aprender a manejar y utilizar adecuadamente un generador de señal de audio y un osciloscopio, necesarios para la observación de la señal producida, que relaciona el voltaje y el tiempo, y para la toma de los datos, para esto montamos el circuito mostrado en la guía de laboratorio, realizamos los cálculos teóricos para hallar el valor de un Tao y las frecuencias con los valores de cada capacitor para graduar el generador, observamos y tomamos los datos medidos tanto del voltaje como del tao.

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este laboratorio es reconocer el comportamiento de un circuito RC su carga y descarga y la aplicación del mismo, ya que es importante conocer cómo funciona esta clase de circuitos para su correcta aplicación y para tener las precauciones necesarias para su utilización. Para esto partimos de algunos conocimientos previos, unos pocos que adquirimos el semestre pasado al ver las propiedades dieléctricas en materiales, como hallar la capacitancia, la suma de capacitancias en serie y paralelo y los circuitos capacitivos RC que solo tienen una capacitancia, hallando la reactancia capacitiva. Además de otros conceptos aprendidos en clase de dispositivos II, qué es y cómo hallar el valor de un tao, como es la carga y descarga de un capacitor, recordamos conceptos ya vistos.

MARCO TEÓRICO

El capacitor constituye un componente pasivo que, a diferencia de la batería, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de energía eléctrica, pero no la retiene por mucho tiempo. Su descarga se produce también de forma instantánea cuando se encuentra co-nectado en un circuito eléctrico o electrónico energizado con corriente. Una vez que se encuen-tra cargado, si éste no se emplea de inmediato se autodescarga en unos pocos minutos.

En resumen, la función de un capacitor es almacenar cargas eléctricas de forma instantánea y li-berarla de la misma forma en el preciso momento que se requiera.

Estructura típica de un capacitor:

Como ya quedó apuntado anteriormente, la propiedad fundamental de un capacitor o condensa-dor es acumular cargas eléctricas. Su estructura más simple consta de dos chapas o láminas metálicas denominadas “armaduras”, enfrentadas y separadas entre sí por un material aislante o “dieléctrico”, que puede ser aire, papel, mica, cerámica, plástico u otro tipo de aislamiento.

Estructura típica elemental de un capacitor formado por dos chapas o láminas metálicas (armaduras) separadas entre sí por una holgura de aire en función de dieléctrico. Cada chapa posee un terminal de alambre conductor aco-plado, que permite conectarlo a una fuente su-ministradora de corriente eléctrica. A la dere-cha de la figura aparece el símbolo general por el cual se identifica al capacitor en los esque-mas eléctricos y electrónicos.

Las chapas o armaduras de un capacitor pueden tener forma cuadrada, esférica o estar for-mada por dos tiras metálicas enrolladas y separadas por su correspondiente dieléctrico. Para construir artesanalmente un capacitor basta con enfrentar dos chapas metálicas (como de aluminio, por ejemplo) y mantenerlas separadas de tal forma que entre ambas medie un pe-queño espacio de aire, sin que lleguen a tocarse. Esa separación hará las veces de dieléctri-co en el capacitor así formado. Finalmente, a cada una de las chapas le conectamos su co-rrespondiente terminal de alambre conductor de electricidad para obtener, como resultado, un capacitor.

Capacidad de carga

La capacidad de carga o capacitancia de los capacitores se mide en “faradio” o “farad” en el sistema internacional de medidas (SI) y se representa por la letra “F” en honor a Michael Fara-day. Un farad equivale a una carga de 1 coulomb* (C), cuando a un capacitor se le aplica 1 volt (V) de tensión eléctrica. La representación matemática sería la siguiente:

* Un coulomb equivale a 6,26 x 1018 electrones.

La capacidad en farad (F) es directamente proporcional a la cantidad de carga eléctrica que puede almacenar un capacitor para diferentes valores de tensión aplicada y almacenada entre sus chapas. Matemáticamente esta relación se puede representar por medio de la siguiente fór-mula:

C=Q/V

De donde:

C = Capacidad (o capacitancia), en farad (F).

Q = Cantidad de carga eléctrica almacenada, en coulomb.V = Diferencia de potencial, en volt, entre las placas.

Si despejamos esta fórmula podemos calcular, igualmente, la cantidad de carga eléctrica al-macenada( Q = C V ) , o la diferencia de potencial o tensión del capacitor ( V = Q / C ) .

MATERIALES:

Del estudiante

1. Condensadores de 0,047 µF, 0,47 µF, 4,7 µF todos a 16 voltios.2. Una resistencia de 1 KΩ3. Una resistencia de 10 kΩ4. Protoboard5. Caimanes en buen estado6. Puntas una para generador7. Alambres para puentes, pinzas de punta pequeñas, cortafríos pequeños, y pelacables

(o cuchilla).

De la Universidad

1. Puesto de trabajo en el Laboratorio con:1 – Un Generador de señales de Audio.2 – Un Osciloscopio análogo3 – Una Toma AC (120 V) doble

Lo primero es armar el circuito mostrado en la figura Nº 1 teniendo cuidado con la polaridad de condensado.

o

Generador

oC

R>

>o

<

Os c ilos c opio

o

<

Antes de empezar, calcularemos la τ del circuito y como sabemos cuanto tiempo necesita el condensador para cargarse, vamos a buscar la frecuencia un poco más baja para esta prueba, con un voltaje de salida del generador de 5 V.Así que el el osciloscopio podamos ver completamente la carga del condensador y la descarga, las cuales calcularemos a partir del τ, dibujando la figura del osciloscopio, y midiendo el tiempo en que sube el voltaje al 63% del total, mediremos el tiempo del τ y de los 5τ.Los datos calculados y medidos los escribiremos en la tabla.

1. Tao=R∗CTao=10∗103Ω∗0,047∗10−6=0,47∗10−3 s

5Taos=5 (0,47∗10−3 s)=2,35∗10−3

T=10Taos=10 (0,47∗10−3 s)=4,7∗10−3 s

f= 1

4,7∗10−3 s=212,76Hz

V=63 %∗5V100 %

=3,15V

0,047 µF y 10 KΩ

Calculados Medidos

Tiempos 0,47ms 2,35ms 0,468ms 2,32msVoltajes (V) 3,15 5 3,18 4,96

2. En el segundo punto vamos a repetir el procedimiento

Tao=R∗CTao=10∗103Ω∗0,47∗10−6=4,7∗10−3 s

5Taos=5 ( 4,7∗10−3 s )=23,5∗10−3

T=10Taos=10 ( 4,7∗10−3 s )=47∗10−3 s

f= 1

47∗10−3 s=21,27Hz

0,47 µF y 10 KΩ Calculados MedidosTiempos 4,7ms 23,5ms 4,76ms 23,8msVoltajes (V) 3,15 5 3,12 4,93

3. En el tercer punto vamos a repetir los pasos anteriores

Tao=R∗CTao=1∗103Ω∗4,7∗10−6=4,7∗10−3 s

5Taos=5 ( 4,7∗10−3 s )=23,5∗10−3

T=10Taos=10 ( 4,7∗10−3 s )=47∗10−3 s

f= 1

47∗10−3 s=21,27Hz

4,7 µF y 1 KΩ Calculados MedidosTiempos 4,7ms 23,5ms 4,78ms 23,56msVoltajes (V) 3,15 5 3,09 5

Preguntas:

a) ¿El voltaje de carga del condensador se comporta como se esperaba?

R/Los valores registrados fueron muy precisos y muy muy cercano a lo que esperábamos por lo que podemos afirmar que fueron lo que esperábamos. b) ¿La descarga del condensador es similar a la calculad?

R/aunque los valores de la descarga no fueron registrados pudimos observar y como se realiza la descarga coincidiendo con la teoría.

c) ¿El tiempo de carga al voltaje máximo si es el de los 5τ?

Si efectivamente transcurridos los 5 taos el valor del voltaje en el capacitor era prácticamente el voltaje total que alimentaba el circuito.

CONCLUSIONES

1. En conclusión podemos decir que un circuito RC o circuito capacitivo es aquel que está conformado por una resistencia y una capacitor.

2. Los capacitores surgen por las propiedades dieléctricas de algunos materiales es decir la capacidad de almacenar carga.

3. Las baterías y los capacitores se diferencian principalmente por su tiempo de carga y descarga ya que los capacitores se cargan y descargan de forma instantánea.

4. Los capacitores son componentes ampliamente utilizados, ya que son de gran importancia y se pueden utilizar para filtrar la corriente alterna cuando queremos convertirla en corriente directa completamente rectificada, Bloquear la corriente di-recta, permitiendo solamente la circulación de corriente alterna por un circuito elec-trónico, Realizar la descarga inmediata de la energía acumulada en determinado momento, tal como requieren las lámparas flash, etc.

WEBGRAFIA

http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_capacitor/ke_capacitor_7.htm