Los transistorios en las redes capacitivas

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LOS TRANSITORIOS EN LAS REDES CAPACITIVAS
INTRODUCCION
En esta práctica se investiga la fase de Carga y descarga de un capacitor, las caídas de voltaje, así como las corrientes asociadas en cada uno de los elementos del circuito.
MATERIAL Y EQUIPO
Protoboard.
Fuente de voltaje.
Multímetro.
R1=100ΩR2=100Ω.
Cables de conexión. Banana-Caimán y caimán-caimán.
1 Leed (cualquier color).3capacitores electrolíticos de10µf, 100µf, 1000µf
PROCEDIMIENTO
1.- Construya el circuito de la figura 1.
2.- Cuando el interruptor se encuentre cerrado mida con el voltímetro mida la caída de voltaje en todos los elementos y mida el tiempo que el leed permanece enciendo.
3.- Sustituya el capacitor electrolítico por los valores de 100µf, 1000µf y repita el procedimiento 1 y 2.
4.-Cuando el interruptor se encuentre en la posición 2, mida la caída de voltaje en todos los elementos y mida el tiempo que el leed permanece encendido.
5.- Repita el procedimiento con los capacitores de 100µf, 1000µf
6.- anote los resultados.

FASE TEORICA
ETAPA DE CARGA DE UN CAPACITOR
Analicemos los voltajes y corrientes desarrollados dentro de la red de la figura1. En el instante en el quese cierra el interruptor, los electrones son atraídos desde la placa superior y depositados en la placa inferior mediante la batería, produciendo una carga neta positiva en la placa superior y una carga negativa en la placa inferior. Al principio la transferencia de electrones es muy rápida y se vuelve lenta conforme el voltaje atreves del capacitor se acerca al voltaje aplicado en la batería.Cuando el voltaje a través del capacitor es igual al voltaje de la batería, se detiene la transferencia de electrones y las placas tendrán una carga neta determinada mediante Q=CV_c=CE.

Fig.1. Red básica de carga.
Las figuras 2 y 3 contienen graficas de la corriente y el voltaje cambiante, respectivamente. Cuando se cierra el interruptor en t=0s, la corriente pasa a un valor limitadosolo por la resistencia de la red y después disminuye a cero conforme se cargan las placas. Observe la rápida disminución en el nivel de la corriente, lo cual revela que también está disminuyendo rápidamente la cantidad de carga depositada en las placas por unidad de tiempo. Debido a que el voltaje atreves de las placas se relaciona en forma directa con las carga en las placas mediante v_c=q/c, larápida velocidad con la cual se deposita inicialmente una carga en las placas producirá un rápido incremento en v_c.

Figura 3. i_c durante la fase de carga Figura 4. v_c durante la fase de carga
Obviamente, conforme disminuye la velocidad del flujo de carga (I), hara lo mismo la velocidad de cambio en el voltaje. Con el tiempo se detendra el flujo de carga,la corriente I sera cero y el voltaje dejara de camniar de magnitud; ha pasado la fase de carga. En este punto, el capacitor adopta las caracteristicas de un circuito abierto : una disminucion de voltaje en las placas y un flujo de carga entre la placas , como se comprueba en la figura 5, el voltaje atraves del capacitor es el voltaje de la fuente dado que i=i_c=i_R=0 y v_R=i_R R=(0)R=0V. Para todoel analisis futuro:
Un capacitor puede sustituirse con un equivalente de un circuito abierto una vez que ha pasdo la fase de carga en una red cd.

Figura 5. Equivalente de un circuito abierto para un capacitor después de la fase de carga.
Analizando el instante en que se cierra el interruptor, también podemos suponer que un capacitor se comporta como un cortocircuito en el momento enque se cierra el interruptor e n una red de carga de cd. Como se observa en la figura 6.

Figura 6. Equivalente de un cortocircuito para un capacitor.
La corriente i=i_c=i_R=E/R, y el voltaje v_c=E-v_R=E-i_R R=E-(E/R)R=0V en t=0s. Usando el cálculo se obtiene la siguiente ecuación matemática para la corriente i_c:
i_c=E/R e^((-t)/RC)
El factor...
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