PRACTICA LABORATORIO CAPACITANCIAS #3.

Presentado a:

Ing. ARY FERNADO PISSO ORDOEZ

Presentado por:

DARWIN FELIPE PARRA WILMER ALEJANDRO PASCUAS

LABORATORIO CIRCUITOS ELECTRICOS FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

POPAYAN MAYO DE 2015.

TABLA DE CONTENIDO.

1. Objetivos.

1.1 Objetivo General. 1.2 Objetivos Especficos.

2. Marco Terico. 3. Lista de Elementos. 4. Diseo de Circuito. 5. Clculos

5.1 Clculos Tericos. 5.2 Clculos Prcticos y evidencia fotogrfica.

6. Simulacin de los circuitos en ISIS PROTEUS. 7. Tabla Comparativa de Valores.

7.1 Datos Tericos y reales de los Componentes. 8. Conclusiones. 9. Referencias Bibliogrficas. 10. Datos de cada Estudiante.

1.0 OBJETIVOS.

1.1 OBJETIVO GENERAL.

Disear, calcular e Implementar circuitos en una Protoboard con capacitores aplicando conocimientos adquiridos en clase y realizar las respectivas mediciones.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Adquirir habilidades en el uso de equipos de medicin en el campo electrnico como: Generador de Seales y el Osciloscopio

Poner en Prctica temtica antes vista en el Aula de Clase; como: Circuitos en AC, Capacitancias e Inductancias.

Realizar la comprobacin de valores encontrados tanto prcticos como tericos.

Comprender como se comporta un capacitor en un circuito.

Conocer algunas de las aplicaciones comunes de los capacitores en el equipo electrnico.

2.0 MARCO TEORICO.

CIRCUITO CAPACITIVO:

Un circuito capacitivo se diferencia del circuito resistivo por estar compuesto por una

fuente que suministra el voltaje y unos capacitores que son llamados tambin

condensadores, compuestos por capacitancia y voltaje, conformado por dos placas, una

negativa y otra positiva. La finalidad de estos es el almacenamiento de energa elctrica.

Un capacitador elctrico es un almacenador de carga elctrica que posee una polarizacin y

su unidad de medida es el faradio (F). Los capacitores, tambin llamados condensadores,

tienen diversas aplicaciones y caractersticas.

CONDENSADORES

Despus de las resistencias, los condensadores suelen ser los elementos ms comunes

en un circuito. Un condensador es un elemento de dos terminales diseado para

almacenar energa por medio de su campo elctrico.

Un condensador est compuesto por dos placas conductoras separadas entre s por un

aislante. Si existe una cierta intensidad (I) en un condensador, esa intensidad provoca que

se cargue positivamente una de las placas y la otra negativamente. La carga +q de una

placa ser siempre idntica a la q de la otra.

En un condensador, la tensin v existente entre sus placas ser siempre proporcional a la

carga almacenada en ellas, de forma que:

q = C*V

q: Carga almacenada en las placas.

V: Tensin entre las placas.

C: Valor del condensador medido en F (F=C/V).

El valor C de un condensador depende exclusivamente de las caractersticas geomtricas

del mismo.

CAPACITANCIA.

La capacidad o capacitancia es una propiedad de los condensadores. Esta propiedad rige la relacin existente entre la diferencia de potencial (o tensin) existente entre las placas del capacitor y la carga elctrica almacenada en este, Dicho en pocas palabras La capacitancia es un parmetro del capacitor que indica la capacidad de almacenamiento de carga que ste tiene y su unidad es el Faradio. Mediante la siguiente ecuacin:

Donde

C es la capacidad, medida en faradios (en honor al fsico experimental Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse submltiplos como el microfaradio o picofaradio.

Q es la carga elctrica almacenada, medida en culombios; V es la diferencia de potencial (o tensin), medida en voltios.

Cabe destacar que la capacidad es siempre una cantidad positiva y que depende de la geometra del capacitor considerado (de placas paralelas, cilndrico, esfrico). Otro factor del que depende es del dielctrico que se introduzca entre las dos superficies del condensador. Cuanto mayor sea la constante dielctrica del material no conductor introducido, mayor es la capacidad.

CARGA DE UN CAPACITOR

Un capacitor es un dispositivo que al aplicrsele una fuente de alimentacin de corriente continua

se comporta de una manera especial.

Figura1. Circuito RC

Cuando el interruptor se cierra, la corriente I aumenta bruscamente a su valor mximo como un

cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el capacitor no existiera

momentneamente en este circuito RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener

un valor de cero.

El voltaje en el capacitor no vara instantneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el

valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C).

( ) (

)

DESCARGA DE UN CAPACITOR

Un condensador / capacitor en un circuito RC serie no se descarga inmediatamente cuando es

desconectada de una fuente de alimentacin de corriente directa Cuando el interruptor pasa de la

posicin A a la posicin B, el voltaje en el condensador Vc empieza a descender desde Vo (voltaje

inicial en el condensador) hasta tener 0 voltios de la manera que se ve en el grfico inferior.

La corriente tendr un valor mximo inicial de Vo/R y la disminuir hasta llegar a 0 amperios.

La corriente que pasa por la resistencia y el condensador es la misma. Acordarse que el un circuito

en serie la corriente es la misma por todos los elementos.

Figura2. Vo vs t Figura3. I vs t

Figura4. Circuito RC

CONSTANTE DE TIEMPO

Al producto RC se le llama constante de tiempo del circuito t y equivale al tiempo que el condensador tardara en descargarse de continuar en todo momento la intensidad inicial Io. Tambin equivale al tiempo necesario para que el condensador adquiera una carga igual al 0,37 (1/e) de la carga inicial, o lo que es lo mismo que la intensidad decrezca hasta 0,37Io.

OSCILOSCOPIO.

Un osciloscopio es un instrumento de visualizacin electrnico para la representacin

grfica de seales elctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrnica

de seal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las seales elctricas en forma de coordenadas en una pantalla,

en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical)

representa tensiones. La imagen as obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir

otra entrada, llamada "eje THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la

luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

Los osciloscopios, clasificados segn su funcionamiento interno, pueden ser

tanto analgicos como digitales, siendo el resultado mostrado idntico en cualquiera de los

dos casos, en teora.

En un osciloscopio existen, bsicamente, dos tipos de controles que son utilizados como

reguladores que ajustan la seal de entrada y permiten, consecuentemente, medir en la

pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la seal medida por el osciloscopio,

esto denominado en forma tcnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar

la seal que quiera medir.

Para medir se lo puede comparar con el plano cartesiano.

Figura5. V vs t

Figura6. I vs t

El primer control regula el eje X (horizontal) y aprecia fracciones de tiempo

(segundos, milisegundos, microsegundos, etc., segn la resolucin del aparato). El

segundo regula el eje Y (vertical) controlando la tensin de entrada (en Voltios, milivoltios,

microvoltios, etc., dependiendo de la resolucin del aparato).

Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla,

permitiendo saber cunto representa cada cuadrado de sta para, en consecuencia,

conocer el valor de la seal a medir, tanto en tensin como en frecuencia. (en realidad se

mide el periodo de una onda de una seal, y luego se calcula la frecuencia)

GENERADOR DE SEALES

Un generador de seales, de funciones o de formas de onda es un dispositivo electrnico

de laboratorio que genera patrones de seales peridicas o no peridicas tanto analgicas

como digitales. Se emplea normalmente en el diseo, prueba y reparacin de dispositivos

electrnicos; aunque tambin puede tener usos artsticos.

El generador de onda es el equipo que nos suministra una Seal AC, a un circuito

cualquiera. Este equipo posee varias funciones especiales donde se maneja diferentes

tipos de seal con una frecuencia y un voltaje determinado.

Hay diferentes tipos de generadores de seales segn el propsito y aplicacin que

corresponder con el precio. Tradicionalmente los generadores de seales eran

dispositivos estticos apenas configurables, pero actualmente permiten la conexin y

control desde un PC. Con lo que pueden ser controlados mediante software hecho a

medida segn la aplicacin, aumentando la flexibilidad.

Entre las teclas esenciales del panel de control del generador se encuentran las

siguientes:

1. Freq.: con esta tecla seleccionamos el rango de frecuencia de la seal deseada.

2. Ampl.: con esta tecla le incluimos el voltaje pico pico pico de la seal.

3. Offset: le incluimos un desfase en voltaje a la seal inicial.

4. Teclas 1, 2, 3,4: estas nos determinan la clase de onda de la seal que le queremos

incluir a el circuito, este generador tiene onda Senoidal, Cuadrada, Triangular, Diente de

sierra.

5. Arb: Adems de las seales anteriormente mencionadas, este generador posee varias

seales denominadas arbitrarias las cuales tambin pueden ser implementadas en

cualquier circuito.

6. Display: Este nos muestra los datos completos de la onda implementada, como lo son

su voltaje, frecuencia y offset.

Tipos de ondas

Se pueden clasificar las ondas en los cuatro tipos siguientes:

Ondas senoidales Ondas cuadradas y rectangulares Ondas triangulares y en diente de sierra. Pulsos y flancos escalones.

3.0

LISTA DE ELEMENTOS UTILIZADOS. ELEMENTO ESQUEMA CARACTERISTICAS

RESISTENCIA

Componente diseado para introducir una resistencia elctrica en un circuito.

PROTOBOARD

Tablero con orificios conectados elctricamente entre s, habitualmente siguiendo patrones de lneas, en el cual se pueden insertar componentes electrnicos y cables para el armado y prototipado de circuitos electrnicos.

CONDENSADORES

es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrnica, capaz de almacenar energa sustentando un campo elctrico.

DIODO LED

Es un componente opto electrnico pasivo y, ms concretamente, un diodo que emite luz.

PULSADOR O INTERRUPTOR

Permiten el flujo de corriente mientras son accionados. Cuando ya no se presiona sobre l vuelve a su posicin de reposo.

CABLE UTP

Cable utilizado como medio conductor.

HERRAMIENTAS

PINZAS O CORTA FRIO

Herramienta usada para cortar los pares trenzados de cable a utilizar.

PELA CABLE

Herramienta utilizada para quitar la funda que protege los pares trenzados

4.0 DISEO DE LOS CIRCUITOS.

Los circuitos diseados fueron realizados con la finalidad de asimilar y rectificar conocimientos antes vistos en clase capacitancias e inductancias, Los circuitos propuestos son los Siguientes:

1)

2)

5.0 CALCULOS

CIRCUITO 1

En este circuito podemos ver el tiempo de carga y descarga de un condensador gracias a

un Led adems lo que pasara si cambiramos de condensador por otro de mayor valor, Al

realizar el cambio se concluye que el condensador a ser de mayor medida en Faradios el

led prolonga su iluminacin ya que este almacena mayor voltaje y por ende su tiempo de

descarga va a ser mayor.

CIRCUITO 2

Se usaron 4 seales de entrada en las cuales se vari la frecuencia y en algunos casos

la amplitud de la siguiente manera y adems se utilizaron 3 tipos de condensadores.

SEAL DE ENTRADA I

Y teniendo en cuenta el tipo de seal

Se obtuvo las siguientes graficas respectivamente

CONDENSADOR DE 10 f

Las seales otorgadas por el condenador de 10 f fueron las siguientes:

CONDENSADOR DE 22 f

Las seales otorgadas por el condenador de 22 f fueron las siguientes:

CONDENSADOR DE 33 f

Las seales otorgadas por el condenador de 10 f fueron las siguientes

SEAL DE ENTRADA II

CONDENSADOR DE 10 f

Las seales otorgadas por el condenador de 10 f fueron las siguientes

CONDENSADOR DE 22 f

Las seales otorgadas por el condenador de 22 f fueron las siguientes

CONDENSADOR DE 33 f

Las seales otorgadas por el condenador de 33 f fueron las siguientes

SEAL DE ENTRADA III

CONDENSADOR DE 10 f

Las seales otorgadas por el condenador de 10 f fueron las siguientes

CONDENSADOR DE 22 f

Las seales otorgadas por el condenador de 22 f fueron las siguientes

CONDENSADOR DE 33 f

Las seales otorgadas por el condenador de 33 f fueron las siguientes

SEAL DE ENTRADA VI

CONDENSADOR DE 10 f

Las seales otorgadas por el condenador de 10 f fueron las siguientes

CONDENSADOR DE 22 f

Las seales otorgadas por el condenador de 22 f fueron las siguientes

CONDENSADOR DE 33 f

Las seales otorgadas por el condenador de 33 f fueron las siguientes

SEALES DE ENTRADA EN PROTEUS

8.0 CONCLUSIONES.

A partir de los datos, observaciones y los anlisis de los fenmenos fsicos hechos en el laboratorio se puede concluir que siempre y cuando exista una resistencia y un capacitor en serie en un circuito este se comportara como circuito RC. Si el capacitor est siendo cargado su voltaje aumenta y la diferencia de potencial del resistor disminuye al igual que la corriente, obviamente la carga aumenta de forma exponencial y tiende asintticamente hacia un valor final Q de carga, contrario sucede con la corriente ya que este tiende asintticamente hacia cero.

Al descargar el capacitor lo que aumenta es la corriente y disminuye la carga, su comportamiento es el mismo para cuando se carga el capacitor, su crecimiento y decrecimiento se hacen exponencialmente.

Cuando una seal de onda cuadrada positiva se aplica a un circuito RC, el capacitor peridicamente se carga y descarga, como se muestra en las diferentes graficas tomadas, El periodo completo de la carga-descarga equivale al periodo de la onda aplicada.

Se concluye adems que al tomar varios valores de frecuencias comprobamos que la impedancia capacitiva para frecuencias altas toma un valor mnimo que tiende a 0 y para frecuencias bajas toma un valor mximo tiende a infinito

9.0 BIBLIOGRAFIA.

1. http://tutoelectro.wikispaces.com/file/view/Manual+Generador+HP+33120A.pdf

2. http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001771/html/cap02/02_03_01.html

3. http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/149/htm/sec_5.htm

4. http://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_el%C3%A9ctrica

10.0 DATOS DE ESTUDIANTES.

WILMER ALEJANDRO PASCUAS T.I: 97082902000. C.E: 104715011697.

DARWIN FELIPE PARRA

C.C: 1061743107. C.E: 104715011686.