Facultad de IngenieríaProyecto curricular de Ingeniería Eléctrica

Laboratorio de Circuitos II Practica N° 1: CARGA Y DESCARGA EN UN CAPACITOR

1.

o Como nuestro objetivo es analizar la carga y descarga de un condensador planteamos un

circuito sencillo compuesto de una fuente de voltaje DC, una fuente de voltaje AC con frecuencia cuadrada, una resistencia y el condensador.

Basándonos en la anterior información, en el objetivo del laboratorio y en el valor más comercial de cada uno de los elementos del circuito elegimos una R = 1KΩ y un C = 220 nF permitiéndonos así estos valores obtener un T = 0.22ms, tiempo oportuno para analizar el comportamiento de la corriente y el voltaje tanto en el circuito como en el condensador.

o Sabiendo que idealmente el tiempo de

carga y descarga de un condensador es igual y teniendo en cuenta el porcentaje del proceso indicado por la constante de tiempo esperamos que el tiempo de carga e igualmente el tiempo de descarga sea aproximadamente 1.1ms.

o Sabiendo que el osciloscopio solo lee señales de voltaje y que el comportamiento del

voltaje en la resistencia será similar al comportamiento de la corriente en el circuito analizaremos la grafica de la señal de dicho voltaje para obtener una idea cercana de cómo es la conducta de la corriente en el condensador.

SIMULACIONES

T R CT (constante del tiempo de carga y descarga en un condensador) = R*C

Segundos Megaohmios MicrofaradiosMicrosegundos Ohmios MicrofaradiosMicrosegundos Megaohmios Picofaradios

# de constantes de tiempo

% de carga % de descarga

1 63.2 36.82 86.5 13.53 95.0 5.04 98.2 1.85 99.3 0.7

Diseñamos el circuito con R = 2.2 KΩ

(Voltaje en el condensador/ Señal de entrada) con 5 V/Div y 1ms/Div

(Corriente en el condensador / Señal de entrada) con 10 V/Div y 1ms/Div

Diseñamos el circuito con R = 1 KΩ

(Voltaje en el condensador/ Señal de entrada) con 5 V/Div y 1ms/Div

(Corriente en el condensador / Señal de entrada) con 10 V/Div y 1ms/Div

Diseñamos el circuito con R = 370 Ω

(Voltaje en el condensador/ Señal de entrada) con 5 V/Div y 1ms/Div

(Corriente en el condensador / Señal de entrada) con 10 V/Div y 1ms/Div

PROCEDIMIENTO

1. Diseñamos el circuito con R = 2.2 KΩ

Grafica No. 1: voltaje en el condensador (5V/Div, 200 µs) Grafica No. 2: corriente en el condensador (5V/Div, 200 µs)

2.

2.

2.

2.

2.

2.

2. Diseñamos el circuito con R = 1 KΩ

3. Diseñamos el circuito con R = 370 Ω

ANALISIS DE RESULTADOS

Las anteriores imágenes presentan los resultados obtenidos al experimentar la carga y descarga en un condensador variando las resistencias, como sabemos si la resistencia es muy grande el tiempo de carga va a ser mayor pero el proceso sera mas lento ya que como el circuito en serie es un divisor de voltaje se presentara una mayor resistencia por parte de dicho circuito para que el condensador alcance su maxima capacidad de voltaje (osea se cargue totalmente). Por otra parte la corriente de carga y descarga (que se medira de acuerdo a lo descrito en el preinforme) estara denotada por picos profundos en la carga y curvas profundas en la descarga. De acuerdo a esto y analizando los resultados obtenidos tanto en las simulaciones como en la practica podemos afirmar que la resistencia adecuada para que un condensador de 220 nF alcance su maxima capacidad sera una de aproximadamente 370 Ω esta afirmacion esta sustentada en las graficas de corriente y voltaje de dicha resistencia puesto que cumplen (a diferencia de los resultados de las otras dos resistencias) con el comportamiento de voltaje y de corriente en un proceso de carga y descarga esperado para cualquier condensador.

CONCLUSIONES

1. De las graficas se puede deducir que el voltaje en un capacitor crece de forma gradual y exponencial, y decrece de la misma manera, este proceso se halla mediante una relación de carga-capacitor, por medio de una constante de tiempo. El tiempo que le toma al capacitor cargarse será aproximadamente 5 veces la constante de tiempo.

2. Se pude observar una relación entre el voltaje en la resistencia con la corriente del circuito relación que nos permitió conocer el comportamiento del circuito con el osciloscopio, al analizar dicha corriente se pude concluir que a diferencia del voltaje que cambia pausadamente la corriente es de cambios repentinos y desapacibles.

3. Al comparar los resultados obtenidos de los tres circuitos experimentados podemos afirmar que fue muy útil variar de forma amplia las resistencias pues estos grandes cambios permitían observar las variaciones en el comportamiento del voltaje y la corriente de una forma más clara

4. De las variaciones de resistencias también podemos concluir que a mayor resistencia el condensador funcionara con un menor porcentaje de su capacidad total, por lo cual para obtener el máximo funcionamiento del condensador (220 nF) debemos utilizar una resistencia en Ω por lo menos 2 veces menor a la de 1 KΩ.

REFERENCIAS

http://www.unicrom.com/Tut_constante_tiempo.asp

Graficas tomadas por los integrantes del grupo en el transcurso de la practica y editadas con paint

Simulaciones realizadas con multisim 11.0 y editadas con paint