Tarea N 02: Mediciones en el Condensador - Carga y Descarga de un Condensador, Resúmenes de Electrotecnia

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TAREA N 02: Mediciones en el condensador

CURSO: Electrónica Básica

INSTRUCTOR:

CARRERA: Electricidad Industrial

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Material Alimentador de corriente continua (varios voltajes); interruptor; condensadores electrolíticos de 100 y 220 μF; resistencia de 100 kΩ; cronómetro, multímetro y cables. Objetivo Analizar los procesos exponenciales de carga y descarga de un condensador en corriente continua. Conocimientos previos Cuando se conecta un condensador descargado a un generador de voltaje constante V, el condensador adquiere una carga Q proporcional a ese voltaje: Q = C V (1) donde la constante C se llama capacidad del condensador. La resistencia del circuito (figura 1a) no influye en la carga final del condensador pero sí en la rapidez con que éste se carga. Durante la carga circula una corriente continua (corriente de un solo sentido) I(t) que disminuye exponencialmente hasta hacerse cero cuando el condensador está totalmente cargado: I(t) = Imaxe−t /τ (2) donde Imax es la corriente inicial (I(t) para t=0) ε Esta constante, que tiene dimensiones de tiempo, se llama constante de tiempo del circuito y determina la rapidez con la que se carga el condensador (mayor rapidez cuanto menor es el producto RC). Cuando los terminales de un condensador cargado se unen entre sí, el condensador se descarga circulando una corriente que disminuye exponencialmente con el tiempo hasta desaparecer como ocurre durante la operación de carga (ecuación 2). Como en el caso anterior la resistencia del circuito (figura 1b) influye en la rapidez de la descarga. FIGURA 1. Circuito de a) carga y b) descarga de un condensador

C

R

ε (^) -

a) b)

+^ -

C R

y τ es una constante igual al producto RC

I (^) max = R (3)

τ= RC (4)

no se pueden utilizar en circuitos de corriente alterna. Al ser la separación entre las placas tan pequeña la capacidad puede ser muy grande. Por esta razón se utilizan en esta práctica en la que nos conviene que la capacidad sea elevada. proceso de descarga. − Sitúa el interruptor en la posición OFF − Si ha habido algún contratiempo que haya impedido realizar bien las medidas, cortocircuita el condensador para descargarlo totalmente y vuelve a intentarlo. − DESCONECTA EL ALIMENTADOR DE LA RED ELÉCTRICA.

3. Descarga del condensador − Dibuja en el cuaderno el esquema del circuito de descarga del condensador de la figura 3. − En primer lugar suprime el cable que une el polo positivo del alimentador con el interruptor. Después desconecta la resistencia del polo negativo del alimentador y conéctala al interruptor. Así queda el circuito preparado para la operación de descarga (figura 3).

• Sitúa el interruptor en la posición ON y dispara el cronómetro al mismo tiempo. Mide la variación de la intensidad de la corriente con el tiempo tomando lecturas en el instante inicial y después a intervalos de 10 s. Toma datos hasta que la corriente sea del orden de 10 μA. Fíjate que los valores que señala el multímetro están precedidos por un signo menos, lo que indica que la corriente tiene ahora sentido contrario al que tenía durante la operación de carga. – Sitúa el interruptor en la posición OFF
  4. Repite las operaciones de carga y descarga substituyedo el condensador de 220 μF por el de 100 μF. Los procesos transcurrirán ahora más rapidamente y habrá que andar más listo. Toma ahora lecturas cada 5 s.
  5. Desmonta el circuito. COMPRUEBA QUE EL MULTÍMETRO QUEDA APAGADO.
  6. Representa con ayuda del ordenador la corriente en función del tiempo. Como los procesos de carga y descarga son teóricamente iguales (salvo el cambio de sentido de la corriente) las lecturas en ambos casos (salvo el signo) deberían coincidir. Representa la media de los valores absolutos de carga y descarga y, si es posible, representa los resultados para los dos condensadores en la misma gráfica para compararlos más fácilmente.
• Ajusta los puntos con curvas exponenciales ya que se debe satisfacer la ecuación (2). Por comparación con esta ecuación obtén los valores de la corriente inicial y de las constantes de tiempo.

7. Confecciona una tabla agrupando los valores de las constantes de tiempo τ obtenidas de las

gráficas y las correspondientes a los productos RC para los dos condensadores.

4.6 seg 9.2seg 13.6seg 18.1seg 22seg 7.59v 10.25v 11.10v 11.45v 11.78v 9.6seg 19.2seg 28.2seg 38.4seg 48seg 7.60v 10.24v 11.19v 11.52v 11.82v 99.2seg 198.4seg 296.6seg 396.2seg 496seg 7.60v 10.25v 11.32v 11.64v 11.82v

4. ¿Qué utilidad práctica tendría la carga y descarga del condensador? La carga y descarga de condensadores tienen múltiples aplicaciones prácticas en la electrónica y la ingeniería, tales como: Filtraje: Los condensadores se utilizan en circuitos de filtrado para suavizar señales y eliminar ruidos. Esto es particularmente útil en fuentes de alimentación y sistemas de audio. Temporización: En circuitos temporizadores, los condensadores determinan la duración de los intervalos de tiempo. Por ejemplo, en los intermitentes de los automóviles y en los temporizadores de los electrodomésticos. Almacenamiento de energía: Los condensadores pueden almacenar energía temporalmente para su uso en momentos de alta demanda. En fuentes de energía ininterrumpida (UPS), los condensadores proporcionan energía cuando hay una interrupción en la fuente principal. Arranque de motores: Los condensadores se utilizan en el arranque de motores eléctricos para proporcionar un impulso inicial de energía. Esto es común en electrodomésticos como refrigeradores y ventiladores. Desempeño en circuitos digitales: En circuitos digitales, los condensadores se usan para mantener la estabilidad del voltaje y para desacoplar diferentes partes del circuito, asegurando que no haya interferencia entre ellas.