Tecnologia electrica

Universidad Tecnolgica de Panam

Facultad de ElctricaCarrera: Ing. ElectromecnicaMateria: Tecnologa ElctricaProfesor: Oscar Ellis

LABORATORIO 3: CAPACITANCIANombre: Franco GionoCdula: 8-878-713e-mail: francogiono01@gmail.comNombre: Michelle VegaCdula: 8-871-1090e-mail: michelle-1514@hotmail.comNombre: Josu ArauzCdula: 5-714-1843e-mail: catalan_0112@hotmail.com

Nombre: Katherine BalladaresCdula: 20-21-2046e-mail: kathyleire_124@yahoo.comResumen. El objetivo de este instructivo es el de servir de gua para la formatacin y normalizacin de artculos tcnicos y futura publicacin de los mismos. En el resumen se deben contemplar los objetivos, la metodologa y las principales conclusiones del trabajo presentado, en aproximadamente 200 palabras. ste no debe contener ni frumalas ni referencias bibliogrficas. 1. Introduccin.

Los capacitores o condensadores son elementos lineales y pasivos que pueden almacenar y liberar energa basndose en fenmenos relacionados con campos elctricos.

Bsicamente, todo capacitor se construye enfrentando dos placas conductoras. El medio que las separa se denomina dielctrico y es un factor determinante en el valor de la capacidad resultante. Adems de depender del dielctrico, la capacidad es directamente proporcional a la superficie de las placas e inversamente proporcional a la distancia de separacin.

Al implementar circuitos, no se puede olvidar respetar las indicaciones de los terminales en los capacitores polarizados para evitar su destruccin.

Los capacitores ideales no disipan energa como lo hacen los resistores. En cambio, los capacitores reales normalmente presentan una resistencia asociada en paralelo. Esta resistencia proporciona una trayectoria de conduccin entre placas. Es a travs de esta resistencia que el capacitor se descarga lentamente. 2. Objetivos.

Familiarizar al estudiante con el comportamiento de los circuitos capacitivos.

Calcular y medir la constante de tiempo.

Encontrar los tiempos de carga y descarga usando una Tabla Universal de Constantes de Tiempo.

3. Equipo y Materiales. Fuente de poder DEGEM - modelo 101 o similar

Multmetro Digital (Porttil) Vctor modelo 890C o similar.

Miliampermetro 0 100 mA cd o Multmetro, para medir indirectamente la corriente (Ver Nota 1) Resistores R1 = 100 k, R2 = 470 k, R3 = 100 k, R4 = 2.2 M a 1W, R5 = 470 a 1W, R6 = 1 k a 1W

Capacitores C1 = 10 F, C2 = 100 F, C3 = 2200 F (electroltico).

Plantilla de experimentos o Prottoboard, alambre de telfono, pinza de corte diagonal y de punta larga.

Nota: Coordinar (JG+S_JG ) Traer a clase y al laboratorio la caja de herramientas del grupo.

4. Procedimiento.Comportamiento de un circuito capacitivo.

a. Monte el circuito de la figura 1. Observe las marcas de polaridad en el capacitor electroltico. Ajuste el voltaje a 5 Vdc. El miliampermetro debe dar un mximo de aproximadamente 50 A cd.

Nota 1: Si no hay disponible en el almacn de electrnica, un mili-ampermetro, se usara un voltmetro o Multmetro, en paralelo con la resistencia R1, para medir / evaluar indirectamente por medio del voltaje en R1, la corriente del circuito. b. Libere el interruptor S1 y descargue el capacitor C1 ponindolo en cortocircuito conectndolo con un alambre.

c. Oprima y libere el interruptor S1 mientras observa ambos medidores. Repita la operacin varias veces, descargando el capacitor en cada ocasin. Reduzca el voltaje de salida de la fuente a cero.

d. Indique si la corriente lleg a un mximo antes que el voltaje. Por qu la corriente volvi a cero despus de llegar a su valor mximo?

e. Dira que la capacitancia se opone a un cambio en el voltaje o en la corriente? En un circuito capacitivo la corriente adelanta al voltaje o el voltaje adelanta a la corriente?

Fig. 1. Circuito RC5. Clculo y Medicin de las Constantes de Tiempo.

a. Calcule y registre en la tabla 1 el tiempo (en segundos) requerido para cargar o descargar completamente, las combinaciones RC descritas. Recuerde que para todos los fines prcticos se requieren cinco constantes de tiempo para cargar o descargar totalmente un circuito RC.

b. Monte el circuito que se muestra en la figura 2. Cierre S2 y ajuste la fuente a 15 V dc indicado por el voltmetro cuando el capacitor est totalmente cargado. Abra S2 y oprima S1 para descargar el capacitor.

c. Cierre S2 y mida el tiempo que requiere el capacitor para cargarse. Anote el tiempo en la tabla # 1. Oprima y libere S1 para descargar el capacitor.

d. Sucesivamente conecte en el circuito cada una de las combinaciones de la tabla, repita los pasos (b) y (c), y mida cada tiempo de carga.

e. Basado en los clculos y mediciones podra decir que existe una relacin directa entre los valores de R y C y el tiempo de carga?

f. Recordando que los tiempos de carga medidos, representan cinco constantes de tiempo, indique si las constantes de tiempo medidas concuerdan con las constantes calculadas en la tabla 1.

Tabla 1Combinaciones de RCUna constante de tiempo (seg)Cinco constantes de tiempo (seg)Tiempo de carga medido

1R2C14,723,581 s

2R3C11522 s

3R4C122110324 s

4R2, C1, C2 (series)4,2721,477 s

5R3, C1, C2 (series)0,94,516 s

6R3, C1 C2 (paralelo)1155180 s

Fig. 2. Clculo y medicin de las constantes de tiempo

Encontrar los tiempos de carga y descarga usando una tabla universal de constantes de tiempo.

a. Usando la figura 3b calcule la constante de tiempo para cargar C2 a travs de R1, con S1 cerrado y S3 abierto. Calcule la constante de tiempo para descarga C2 a travs de R3. con S1 abierto y S3 cerrado.

b. En la tabla 2 coloque el tiempo y voltaje esperado a travs de C2 durante la carga y descarga en cada constante de tiempo.

c. Arme el circuito de la figura 3b y verifique que S1 y S3 se encuentren abiertos. El voltmetro debe indicar 0 voltios. En caso contrario accione S2 para descargar el capacitor.

d. Cierre S1 y mida los voltajes en cada constante de tiempo y coloque los datos en la tabla # 3 para verificar los valores de carga obtenidos en la tabla 2.

e. Registre en la tabla 3 el tiempo medido para cada nivel de voltaje.

f. Examine los resultados de la tabla y compare con el Grafico Universal de Constantes de Tiempo Ver Figura 3a Concuerdan con sus resultados? Justifique su respuesta.

No concuerdan los resultados ya que van variando las cargas y descargas g. Abra S1 y cierre S3 y mida los voltajes en cada constante de tiempo de descarga y coloque los valores en la tabla 3, compare los datos obtenidos con los datos tabla 2.

Fig 3a. Grafico Universal de Constantes de Tiempo Fig. 3b. Modificacin del circuito RC

Observar el comportamiento de un circuito capacitivoTabla 2C2 R1C2 R3

CARGADESCARGA

TCVOLTIOSSEGUNDOSVOLTIOSSEGUNDOS

114,0827.6314,0846.56

214,0927.6314,0948.21

314,0827.6314,0858.92

414,0527.6314,0757.66

514,0527.6314,0747.45

Tabla 3C2 R1C2 R3

CARGADESCARGA

TCVOLTIOSSEGUNDOSVOLTIOSSEGUNDOS

19.63105.0910

212.09202.1420

314.25300.8130

414.71400.3040

514.8850121.84 mV50

a. Arme el circuito de la figura 4. Observe las marcas de polaridad en el capacitor electroltico y las del LED. Ajuste el voltaje de la fuente a 0 V dc.

b. Incremente lentamente el voltaje de la fuente hasta que el LED se encienda por completo y mida el voltaje al que se ha cargado el capacitor.

c. Apague la fuente y describa lo que sucede.

Fig. 4. Visualizacin de la descarga de un capacitor sobre un LED6. Referencias bibliogrficas.