Universidad del Bio-bioFacultad de Ciencias Laboratorio N°4: “Comportamiento transientes de un condensador” Integrantes: -Benjamín Larenas M. -Sergio Gajardo G. -Alejandro Parra A. Profesor: Marcos Avendaño Ayudante: Luis Albornoz Sección: N° 2 Fecha/horario: Viernes 11:10- 12:30 09/05/2014 que estaba montado en un circuito con una resistencia y con una fuente de voltaje en serie. dispositivo que en el laboratorio pasado habíamos comenzado a estudiar. Introducción Antes de comenzar la experiencia por teoría sabemos que el condensador es un dispositivo electrónico que tiene variadas aplicaciones en un circuito esto depende de cómo lo utilicemos. logramos obtener la gráfica del comportamiento transitorio en el elemento mencionado. voltaje del en el condensador (de característica transiente). Los objetivos planteados en un comienzo son: Comparar la forma de variación en el tiempo de los voltajes de carga y descarga en un condensador. con esto nos referimos al condensador. además su comportamiento cambia dependiendo si utilizamos voltaje continuo o alterno. En nuestro caso analizamos el condensador en corriente continua en serie con una resistencia en donde al energizar se carga el condensador en un tiempo determinado y después al abrir el interruptor funciona como si fuese una fuente de voltaje y se descarga su energía en la resistencia. Además la interface que mide y recoge los datos requeridos estaba conectada al circuito y al computador de esta manera y a través del software en cuestión logramos ver finalmente los resultados en las gráficas.Resumen En el laboratorio realizado pudimos visualizar el fenómeno de transiente en un dispositivo electrónico. voltaje en la resistencia y la corriente total del circuito serie. De esta forma realizamos el experimento y pudimos visualizar las gráficas respectivamente de voltaje de entrada (señal cuadrática 5 [v] continua). ayudados por el computador y junto a él con el programa Data Studio. Establecer la relación entre la constante de tiempo y los parámetros que forman el circuito. El condensador tiene una característica fundamental que es el almacenamiento de energía. . Fuente: http://www. existe un período de tiempo durante el cual se producen variaciones en las corrientes y tensiones. Para este caso aplicamos la ley de voltajes de Kirchhof donde se obtiene la siguiente ecuación: . La constante de tiempo en un circuito RC se calcula como: R C Al cerrar el circuito. comportándose como un circuito abierto.php Análisis: CASO 1: Los circuitos se analizan operando en régimen de corriente continua. el esquema es el siguiente: Primer caso cuando energizamos con un voltaje continúo ej: 5[v].fisicapractica. A medida que van acumulándose más cargas. Por lo tanto la corriente cada vez es menor y aumenta la diferencia de potencial entre los bornes del capacitor. Luego de un tiempo correspondiente a 5 constantes de tiempo. A este período se lo llama régimen transitorio. período conocido como régimen estable. el circuito adquiere sus características definitivas. Llega un momento que el capacitor casi del todo cargado y no hay prácticamente corriente que circule a través del mismo. Las primeras cargas se ubican en las placas con facilidad por lo que la corriente es máxima (el capacitor funciona como un conductor).com/transitorios-rc. Por la misma razón no hay diferencia de potencial entre los bornes del capacitor (como no la hay en un conductor). Por lo tanto la tensión entre los bornes del capacitor es máxima.Base Teórica Cuando se conecta la alimentación en un circuito RC. las mismas encuentran mayor dificultad debido a que son del mismo signo y se repelen. en un primer momento no hay cargas en las placas del capacitor. i*R es el voltaje en la resistencia. gracias a esto existe una corriente en el circuito esto tiene un tiempo de descarga esto depende del τ ( r∗c ) y su ecuación por ley de Kirchhof es: dq dt *R- q C =0 La solución es: q (t)=CVo −t e RC . y q/c es el voltaje en el condensador. ahora la expresión de la corriente es: dq i= dt Entonces reescribimos la ecuación anterior: Vo− dq −q =0 *R dt c El resultado es una ecuación diferencial de primer orden cuya solución se puede obtener de varias formas pero el final es: −t 1−e RC ) q ( t )=CV 0¿ CASO 2: Ahora para este caso. en donde abrimos el interruptor: Aquí la fuente no se encuentra.q Vo− (i∗R )− =0 c Dónde: Vo es la alimentación. y el condensador se encuentra cargado y este proporciona la diferencia de potencial. en este caso sobre el circuito. Estos resultados pueden mostrarse en una gráfica. por parte de la interface y decodificarlas de manera en que podamos recoger los datos obtenidos para fines estimados por el usuario. El equipo puede realizar tres mediciones al mismo tiempo esto gracias a sus tres canales análogos los cuales nos permiten conectar distintos tipos de sensores y medir de acuerdo al montaje presente y los datos requeridos. y luego el mismo equipo los enviara al computador el cual al tiempo y a través del programa adecuado para la interface nos mostrara los datos obtenidos de manera clara. a través del serán procesados los datos que hemos de medir. Software utilizado: - Data Studio: Este software cumplirá la tarea de recibir la información de las mediciones realizadas.Finalmente las ecuaciones para los voltajes de carga y descarga de un condensador se dividen por C (valor de la capacidad del condensador). - Fuente de voltaje: Equipo que nos proporcionó el voltaje continuo necesario para que funcione el circuito y halla un flujo eléctrico generando presente y a su vez caídas de tensión en los elementos presentes. . −t V (t)=Vo(1V (t)=Vo e RC e −t RC ) (caso para carga del condensador) (caso para la descarga del condensador) Fuente: Guía de laboratorio Electromagnetismo primer semestre 2014. - Pasco Science Workshop 750: Equipo que funciona como la interface. Procedimiento experimental: Equipos utilizados: - Computador de escritorio: Equipo que nos permite incluir un software dentro de su sistema operativo y al mismo tiempo conectar otro equipo como interface el cual nos permitirá a través de sus sensores determinar las mediciones requeridas y graficarlas en el software compatible al equipo y así finalmente poder visualizarlas por nosotros los usuarios del PC. 2.. Observaciones: Fue necesario contar con la ayuda continua del ayudante ya que la guía de laboratorio estaba un tanto incompleta. .tabulados.Finalmente para terminar la experiencia guardamos los datos obtenidos entre otras cosas y cerramos el programa.. Todo esto con el fin de obtener buenos resultados. 3. entre otras opciones y se puede ajustar el muestreo de las mediciones tanto en Hertz como en segundos... 7.La fuente estaba encendida y con el voltaje ajustado. 4. visibles y de acuerdo a los objetivos planteados.Primero teníamos el PC encendido y conectado a la interface.Iniciamos la medición desde el programa.Una vez completado el punto 7. y luego de transcurrir un tiempo lo detuvimos. 6. guardándolos para la presentación en el informe en la sección de resultados. 5..Insertamos 4 gráficos para medir 3 tensiones y la corriente del circuito en general. 9.Chequeamos que los sensores estuvieran correctamente conectados en el circuito entre el circuito y la interface.. y que estos correspondan a los ingresados por el programa. Otros: - Placa de desarrollo: Esta placa por llamarla así tiene como función el montaje de los elementos del circuito de una manera más sencilla para el usuario y también poder incluir los sensores o puntas de prueba necesarias para realizar las mediciones en el laboratorio.La interface estaba conectada con los sensores y estos a su vez en el circuito (el circuito internamente contaba con una resistencia de 100 (Ω) en serie con un condensador de 470 (µF)).. ajustamos los gráficos mediante una herramienta del programa y recogimos los datos graficados. además de reiniciar el computador en una oportunidad ante fallas en la visualización de las gráficas. Procedimiento: 1..Abrimos el programa Data Studio desde el computador y configuramos los sensores a utilizar y los parámetros de medida.. 8. Grafico N°1 . su longitud y su amplitud respectiva. siendo esta última 5 [v]. estas son las siguientes: -Grafico -Grafico -Grafico -Grafico N°1: N°2: N°3: N°4: Voltaje de entrada. con su forma de onda.Resultados y Análisis En esta sección del informe y como parte fundamental de ella presentamos los resultados obtenidos de las respectivas mediciones señaladas. Grafico n°1 "voltaje de entrada" Este grafico nos muestra la señal de entrada del circuito. Voltaje en la resistencia. Corriente total del circuito. Voltaje transiente del condensador. podemos ver en aquí su forma transitoria en el tiempo para su proceso de carga de tensión y descarga de la misma respectivamente. Además este grafico es fundamental ya que presenta en si la respuesta o el logro a uno de los objetivos planteados por el laboratorio inicialmente.Grafico n°2 "voltaje condensador" El siguiente gráfico muestra el voltaje en el condensador. cabe destacar que su forma en particular es distinta a la de un elemento resistivo. Gráfica N°2 Grafico n°3 "voltaje medido en resistencia" . Gráfica N°4 . las variaciones en el son producidos por los cambios naturales en el condensador. que la corriente será la misma en cada elemento. su forma es muy similar a la de la resistencia y esto se debe naturalmente a los cambios que provoca el condensador al variar su voltaje en el tiempo. Gráfica N°3 Grafico n°4 "corriente en el circuito" El presente gráfico que además es el último.En este grafico podemos ver el comportamiento del elemento resistivo en el circuito respecto al voltaje en función del tiempo. al ser circuito serie podemos decir esto. nos muestra el comportamiento de la corriente en función del tiempo para todo el circuito. Conclusiones Al finalizar la experiencia realizada en el laboratorio y teniendo en cuenta los objetivos planteados desde un comienzo. logramos comprender la relación que existe entre la constante de tiempo τ y los parámetros que forman el circuito (estos serían los valores de las resistencia y el condensador) ya que mediante la teoría y el uso de una formula podemos determinar el valor de esta constante de tiempo de su . Observaciones: Como errores frecuentes y presentes en las mediciones y sin el afán de caer en la crítica. logramos a través de ello y de las formulas presentes para este laboratorio corroborar que nuestros datos obtenidos y presentes en las gráficas son muy similares y los márgenes de error son mínimos en comparación con la magnitud de las mediciones.Análisis de los resultados: Teniendo presente la teoría estudiada del condensador tanto en clases como en el laboratorio anterior. teniendo luego de esto éxito en las mediciones. consideramos que la guía carecía de información a la hora de seleccionar los parámetros de mediciones. pero independiente de esto también tuvimos una aparente falla en el software ya que nos fue necesario reiniciar el equipo para poder volver a intentar medir. y siendo estas iguales en forma y en el tiempo requerido pero distinta dirección ante el cambio de voltaje de entrada. en la gráfica siendo clara su forma por la inicial forma de la señal de entrada. .variación ante la variación de uno de estos parámetros. Además de la comparación realizada en la forma del transiente de carga y de descarga en función del tiempo.