Toshiba01/01/20152015

CARGA Y DESCARGA DE LOS CONDENSADORESDispositivos Electrónicos

´´Universidad Nacional Federico Villareal´´

PROFESOR: Cano Tejada Julio

CICLO: VI

TURNO: Tarde

INTEGRANTES: -Castro Wong Rita

-Navarro Aburto Liliana

-Mateo Nuñez Hayashi

DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

INTRODUCCION

En este informe podremos notar el uso de los condensadores en un pequeño trabajo de laboratorio pues como ya sabemos un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.1 2 Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

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I.-Marco Teórico:

CONDENSADORES

Es un componente electrónico que almacena cargas eléctricas para utilizarlas en un circuito en el momento adecuado.

Está compuesto, básicamente, por un par de armaduras separadas por un material aislante denominado dieléctrico. La capacidad de un condensador consiste en almacenar mayor o menor número de cargas cuando está sometido a tensión.

Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

CARACTERISTICAS:

Capacidad nominal.- Es el valor teórico esperado al acabar el proceso de fabricación. Se marca en el cuerpo del componente mediante un código de colores o directamente con su valor numérico.

Tolerancia.- Diferencia entre las desviaciones, de capacidad, superior o inferior según el fabricante.

Tensión nominal.- Es la tensión que el condensador puede soportar de una manera continua sin sufrir deterioro

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TIPOS DE CONDENSADORES:

Condensador de Papel: Los condensadores con dieléctrico de papel se construyen de forma similar a los electrolíticos. Entre dos láminas conductoras enrolladas se sitúa un papel impregnado de parafina o aceite, pero en este caso el dieléctrico cumple la función de aislante por sí mismo, no ha sido polarizado ni necesita estarlo para cumplir con su función. Esta técnica no permite capacidades tan altas como con los electrolíticos, y según el voltaje ya resultan de un volumen relativamente grande.

Condensador Cerámico: Son los que tienen un mayor rango de valores de su constante dieléctrica, pudiendo llegar a un valor de 50000 veces superior a la del vacío. Se basan en varias mezclas de óxido de titanio y zirconio, o bien en titanatos o zirconatos de calcio, bario, estroncio o magnesio, y atendiendo a esta variedad de compuestos, dan un rango amplísimo de constantes dieléctricas.

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Condensador Electrolítico: Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente continua pero no corriente alterna.

Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia.

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II.- Procedimiento Experimental

Objetivo

Efectuar pruebas que permitan diagnosticar el estado de los condensadores. Estudio de la variación del voltaje y la corriente durante el proceso de carga y descarga

de un condensador. Estudio sobre los voltajes establecidos en un circuito en serie con condensadores.

Materiales y equipos a utilizarse

Fuente de alimentación regulable DC. Multímetro analógico. Multímetro digital. Condensador electrolítico 2,200 F – 16V. Condensador electrolítico 1,000 F – 16V. Resistencia de 10 K, 100 K. Protoboard tipo regleta. Caja de cables de conexión. Cables banana - cocodrilo.

VARIACIÓN DEL VOLTAJE EN EL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA Y DESCARGA

Arme el circuito regule la salida de la fuente a 12 V y conecte. Tome nota de la lectura en el amperímetro.

I= 1,2 mA

Conecte el condensador COMPLETAMENTE DESCARGADO (hacer un contacto entre sus bornes) en el circuito anterior, según la disposición mostrada tenga presente la polaridad del condensador para evitar destruirlo. Deje suelto el cable conector y encienda la fuente.

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CARGA: Conecte un extremo del cable conector al punto “a” y observe el voltímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos. Luego de 120 segundos, no desconecte el circuito aún, sino siga controlando el tiempo hasta que el condensador se cargue totalmente (tTotal de carga), es decir, hasta que su voltaje tome su valor máximo (12V). Si en 5 minutos no llega a 12V, considerar que alcanzó su carga total y anotar el valor alcanzado en ese tiempo.

T A B L A

VARIACIÓN DEL VOLTAJE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

t (seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 tTotal

=Vc

(lectura 1) 0.01 4.52 6.99 8.57 9.32 9.91 10.30 10.59 10.80 11.00 11.16 11.28 11.38 5.39

Vc(lectura 2) 0.01 0.42 0.96 1.40 1.90 2.36 2.83 3.16 3.50 3.86 4.23 4.53 4.83 10.50

T A B L A

VARIACIÓN DEL VOLTAJE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA

t (seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 tTotal

=Vc

(lectura 1) 11.38 7.53 5.15 3.42 2.30 1.60 1.13 0.80 0.60 0.45 0.33 0.26 0.20 5.32

Vc(lectura 2) 12 11.13 10.68 10.23 9.81 9.43 9.01 8.61 8.28 7.93 7.61 7.31 7.00 10.40

DESCARGA: Con el condensador ya cargado totalmente, conecte el extremo del cable conector al punto “b” y observe el voltímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos. Luego de 120 segundos, no desconecte el circuito aún, sino siga controlando el tiempo hasta que el condensador se descargue totalmente (tTotal de descarga), es decir, hasta que su voltaje tome su valor mínimo (0V).

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C=2,200µF

10KΩ12V b

a

Cable Conector

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Trazar las curvas características de voltaje en función del tiempo para la carga y descarga del condensador (usar los valores medidos con cada una de las resistencias).

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Arme el circuito asegúrese que el condensador se halla completamente descargado. No conecte el cable conector.

CARGA: Conecte un extremo del cable conector al punto “a” y observe el amperímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos. No desconecte el circuito aún, hasta que el condensador se cargue totalmente, es decir, tTotal segundos.

T A B L AVARIACIÓN DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

t (seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 tTotal

=Ic

(lectura 1) 1.18 0.78 0.33 0.28 0.21 0.16 0.11 0.08 0.06 0.04 0.03 0.02 0.02 132 s

Ic(lectura 2) 0.13 0.11 0.11 0.10 0.10 0.09 0.09 0.08 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06 300 s

T A B L A I VVARIACIÓN DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA

t (seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 tTotal

=Ic

(lectura 1) -1.18 -0.76 -0.51 -0.34 -0.22 -0.15 -0.10 -0.07 -0.05 -0.03 -0.02 -0.01 -0.01 130 s

Ic(lectura 2) -0.12 -0.11 -0.11 -0.10 -0.10 -0.10 -0.09 -0.09 -0.09 -0.08 -0.08 -0.07 -0.07 302 s

DESCARGA: Con el condensador ya cargado totalmente, conecte el extremo del cable conector al punto “b” y observe el amperímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos.

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FuenteAmperímetro Digital DC

10KΩ

C=2,200µFCable Conector

12V

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DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS

Trazar las curvas características de corriente en función del tiempo para la carga y descarga del condensador (usar los valores medidos con cada una de las resistencias)

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Arme el circuito mostrado en la, descargando previamente los condensadores, y encienda la fuente.

Utilizando el voltímetro digital observe como varían los voltajes en los condensadores y la resistencia, ¿cuál crece y cuál decrece?

Observando con un voltímetro vemos que el CONDENSADOR 2 se carga más rápido que el CONDENSADOR 1.

Tome nota de los voltajes establecidos finalmente en la resistencia y los condensadores.

Qué relación observa entre los voltajes establecidos en los condensadores y sus capacidades?. Explicar teóricamente.

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C1=2,200µF

C2=1,000µF

10KΩ12V

T A B L A

Vresistencia 0.07

VC1 5.96 V

VC2 5.98 V

Vfuente 12 V

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La corriente por un conductor es un flujo orientado de cargas eléctricas. Si un capacitor es conectado a una fuente de corriente continua, éste recibe carga eléctrica.

El valor de la carga almacenada se obtiene multiplicando la corriente entregada por la fuente por el tiempo durante el cual la fuente estuvo conectada al capacitor.

Entonces: Q = I x t (carga = corriente x tiempo)

Dónde:Q: está en coulombiosI: está en amperiost: está es segundos

Experimentalmente se puede comprobar que la carga almacenada en un capacitor es directamente proporcional al voltaje aplicado entre sus terminales.

Entonces:

Q = C x V(carga = capacidad x voltaje)

Dónde:Q: está en coulombiosC: está en faradiosV: está en voltios

Igualando la última ecuación con la primera se tiene que:

Q = I x t = C x V

Despejando: V = I x t / C.

Si se mantiene el valor de la corriente "I" constante y como el valor de "C" también es constante, el voltaje "V" es proporcional al tiempo.

Entonces se puede decir que:

Cuando un capacitor se carga a corrienteconstante, el voltaje entre sus terminales es

proporcional al tiempo de carga.

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