Practica 2 Capacitores e Inductores

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA IEO – 211 LABORATORIO DE CIRCUITOS I PREINFORME CAPACITORES E INDUCTORES

1. CONSULTA ¿Qué tipos de capacitores existen? ¿Qué tipos de bobinas existen? ¿Qué es la constante de tiempo en un circuito RC? ¿Qué es la constante de tiempo en un circuito RL?

Durante esta práctica, se analizarán el capacitor y la bobina como dos elementos que, en su descripción más sencilla, pueden almacenar energía.

2. CAPACITOR Un capacitor es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de voltaje. En esta práctica de laboratorio se montará el siguiente circuito sencillo y se visualizará por medio del osciloscopio la forma en la que se carga y descarga el capacitor.

Figura 1

En el circuito de la figura 1, al conectar la fuente de voltaje el capacitor empezará a cargarse hasta que su voltaje se igual a Vs. Esto quiere decir que, tal como se muestra en la figura 2, el voltaje no

pasará instantáneamente de 0V a Vs, si no que el voltaje se incrementará de forma exponencial hasta llegar a ese valor. El tiempo que esto tarda en suceder depende de los valores de la resistencia y el capacitor, y será igual a 5 veces la constante de tiempo del circuito τ, que para este circuito será:

Τ=R*C

Figura 2 Una vez completamente cargado el capacitor, si la alimentación Vs se apaga o se retira, el capacitor empezará a descargarse, entregando la energía que ha almacenado al circuito. La curva de descarga también será de forma exponencial y el tiempo de descarga también es de 5 veces la constante de tiempo.

Dado que el tiempo de carga y descarga de un circuito como este es muy pequeño (mili o micro segundos), para propósitos de visualización, en el laboratorio haremos que el capacitor se cargue y descargue periódicamente. Para lograr esto, utilizaremos un voltaje con una forma de onda cuadrada como el mostrado en la figura 3.

Figura 3

Se usará un periodo de 16 veces la constante de tiempo del circuito, de modo que pueda verse cómodamente la carga y descarga del circuito. Para los valores c= 1nF y R=1K, calcule la constante de tiempo y simule el voltaje y la corriente para el capacitor en el circuito de la figura 1 alimentado con una fuente como la que muestra la figura 3.

3. INDUCTOR Un inductor es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de corriente. En esta práctica de laboratorio se montará el siguiente circuito sencillo y se visualizará por medio del osciloscopio la curva de carga y descarga del inductor. Dado que no podemos visualizar la corriente en el osciloscopio, veremos el voltaje en la bobina.

Figura 4

En el circuito de la figura 4, al conectar la fuente de voltaje la bobina empezará a cargarse hasta que su corriente alcance un valor máximo y su voltaje llegue a cero. Tal como se muestra en la figura 5, el tiempo que esto tarda en suceder depende de los valores de la bobina y la resistencia, y será igual a 5 veces la constante de tiempo del circuito τ, que para este circuito será:

Τ=L/R

Figura 5

Si miramos el voltaje en la bobina, veremos una gráfica como la de la figura 6. Es decir, el voltaje irá disminuyendo hasta llegar a cero.

Figura 6 Una vez completamente cargada la bobina, si la alimentación Vs se apaga o se retira, esta empezará a descargarse, entregando la energía que ha almacenado al circuito. La curva de descarga también será de forma exponencial y el tiempo de descarga también es de 5 veces la constante de tiempo. Dado que el tiempo de carga y descarga de un circuito como este es muy pequeño (mili o micro segundos), para propósitos de visualización, en el laboratorio haremos que la bobina se cargue y descargue periódicamente. Para lograr esto, utilizaremos un voltaje con una forma de onda cuadrada como el mostrado en la figura 7.

Figura 7

Se usará un periodo de 16 veces la constante de tiempo del circuito, de modo que pueda verse cómodamente la carga y descarga del circuito.

Para los valores L= 1mH y R=1K, calcule la constante de tiempo y simule el voltaje y la corriente para el circuito de la figura 4 alimentado con una fuente como la que muestra la figura 7.

PREINFORME De esta práctica debe presentarse un preinforme con:  

La consulta. Esta no tiene que ser extensa. Debe ser una consulta breve con definiciones puntuales. Ojo!! No copien respuestas directamente de internet, usen sus propias palabras ¡Esto lo reviso!! Simulación en spice de los circuitos. Simule los circuitos mostrados en la guía. Es conveniente que se muestre tanto el voltaje como la corriente en cada elemento. Recuerde que las gráficas de las simulaciones deben estar bien marcadas, explicando de manera precisa lo que se ha simulado.

Recuerde que el preinforme no tiene un formato específico. Usted puede hacerlo en el formato que considere mejor e incluir las secciones que le parezcan adecuadas (es decir, usted elige si pone introducción, objetivos, etc.). Algunas consideraciones son: Presente el informe de manera ordenada, marque cada una de las secciones adecuadamente, incluya los nombres de los integrantes del equipo. Asegúrese de incluir los diagramas de los circuitos, títulos de gráficas, etc.

INFORME En el laboratorio se hará el montaje de ambos circuitos y se alimentarán usando el generador de señales para obtener una fuente como la que se describe en cada caso. Con ayuda del osciloscopio se visualizará el voltaje en cada caso (en ele capacitor y en la bobina). Deben medirse los siguientes puntos de interés: el voltaje cuanto t=una constante de tiempo, voltaje cuanto t= cinco constantes de tiempo. Esto se hará tanto para el ciclo de carga como para el de descarga. Por último recuerde que todo informe debe incluir conclusiones.

Nota: No se reciben ni preinformes impresos, solo por correo electrónico en formato *.doc, *.docx o *.odt. Hay que ayudar al planeta!!! (Ojo el correo se envía antes de la práctica, no se reciben preinformes después de realizado el laboratorio)