Carga y descarga de un condensador

TALLER DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Universidad Nacional de Colombia
Miller Steven Páez Bolívar
Wilson Gerardo Peña González
Jhonatan Paolo Tovar Soto


1. CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Monte el siguiente circuito en la protoboard:


[pic]
Accione el pulsador P1 y observe y registre el voltaje en el condensador y espere hasta que se encuentre completamente cargado. De acuerdo conlos resultados responda las siguientes preguntas:

-¿Cuánto tiempo dura la carga del condensador?
Rta:
El condensador carga totalmente transcurridos 1.7 segundos.
Este comportamiento se observo en el osciloscopio, pero por desfortuna la onda que se refleja en la pantalla, no deja ver bien el momento exacto en el que el condensador se encuentra totalmente cargado.
Por la anterior razón, ypara obtener un cálculo exacto usamos la relación de taos con tiempo de carga total.
La operación es la siguiente:

τ = RC
τ = 120,4Ω x 2900 µf = 0.34916.
Como ya sabemos, cuando la carga total se consigue han transcurrido 5 taos (τ), entonces hacemos esa relación con el valor del tao obtenido:
τ = 0.34916
Carga total = 5τ = 5 x 0.34916 =1.7458.

De allí obtenemos el valor de 1.7 segundos,y podemos deducir que el condensador se carga por completo al culminar ese tiempo calculado.

-¿Cuál es el valor de voltaje en el condensador cuando ha transcurrido un tiempo igual τ = R1C? . La constante τ se conoce como constante del circuito RC.
Rta:
τ = R1C => τ = 120.4Ω x 2900 =0.34916.

Vc (t)= Vs (1-℮^-t/RC)
Cuando el tiempo (t) es igual a τ, entonces:
Vc (τ)= 12v(1-℮^-0.34916/0.34916)
Vc (τ)= 12v (1-℮^-1)
Vc (τ)= 12v (0.632120558)
Vc (τ)= 7.5854v.

-Obtenga matemáticamente la gráfica del voltaje en la resistencia. No utilice osciloscopio.
Rta:









-Obtenga la gráfica de la corriente que circula por el condensador.
Rta:

[pic]

|t (seg) |I (A) |
|0 |0 |
|0,4 |0,068 |
|0,8|0,089 |
|1,2 |0,096 |
|1,6 |0,098 |
|1,7 |0,099 |



Después de haberse cargado el condensador cambie el interruptor de la posición A a la B. Registre el voltaje nuevamente sobre el condensador utilizando el osciloscopio y responda las siguientes preguntas de acuerdo con lo observado:

-¿Cuántotiempo dura la descarga del condensador?
Rta:
El condensador se descarga cuando ha transcurrido en total 1.4 segundos, según lo observado en el osciloscopio.

-¿Es mayor o menor la diferencia del tiempo de descarga que de carga?, argumente su respuesta.
Rta:
El valor de descarga transcurre en menor tiempo que al momento de cargarse el condensador.
Lo anterior se debe a que en el circuitose ubican dos resistencias, de las cuales solo una se encuentra antes del condensador.
Dicha resistencia con valor de 120.4Ω, afecta el paso de la corriente que entra al condensador.
Esto provoca que la corriente de entrada se demore más tiempo en llegar al condensador, que la que se descarga del dispositivo.

-Obtenga matemáticamente la gráfica del voltaje en la resistencia. No utiliceosciloscopio.
Rta:

-Obtenga matemáticamente la gráfica de la corriente que circula por el condensador.
Rta:

2. APLICACIONES DE LA CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Monte el siguiente circuito en la protoboard:

[pic]


Accione el pulsador y de acuerdo con sus observaciones responda las siguientes preguntas:


-Para cada posición del pulsador, ¿ En qué dirección circula la corriente?.Muestre sus análisis con un diagrama.
Rta:

El siguiente diagrama nos muestra la dirección de la corriente (I), al momento de cargar el condensador. El pulsador se cierra para suministrar la corriente al circuito:


[pic]




En el diagrama de abajo podemos verificar que la corriente recorre un camino diferente cuando el condensador se descarga a cuando se carga:

[pic]

Así,...