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Circuito Rectificador - TP CNBA


Enviado por   •  7 de Noviembre de 2011  •  2.308 Palabras (10 Páginas)  •  1.230 Visitas

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INTRODUCCIÓN

El objetivo del Trabajo Práctico es analizar cómo obtener una diferencia de potencial continua a partir de una diferencia de potencial variable para lo cual armamos un circuito rectificador simple. Para cumplir con el objetivo primero analizamos la descarga de un capacitor. Un capacitor es un dispositivo que almacena una cierta cantidad de energía eléctrica. Un diodo, que es empleado junto con el capacitor en el armado del circuito rectificador, es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un sólo sentido.

PROCEDIEMIENTO EXPERIMENTAL

Para analizar la descarga del capacitor armamos un circuito de descarga (Fig. 1) conformado por una fuente de corriente continua, un pulsador, capacitores (de 100µF y 10µF), resistencias (de 10kΩ y 100kΩ) y un sensor de voltaje conectado a una interfaz que a su vez está conectada a una computadora provista del programa Science Workshop, el cual fue utilizado para la confección de los gráficos de diferencia de potencial en función de tiempo. El sensor de voltaje consiste en un par de cables que, conectados en paralelo a la resistencia y mediante la interfaz, miden la diferencia de potencial entre sus extremos.

Figura 1: Esquema del circuito utilizado para analizar la descarga de un capacitor en el tiempo.

Dentro del circuito podemos diferenciar el circuito de carga, el cual está compuesto por el capacitor, el pulsador y la fuente, y el circuito de descarga, compuesto por el capacitor y la resistencia.

La función de la fuente es entregar una diferencia de potencial continua en el tiempo al circuito; el pulsador, al estando oprimido, cerrará el circuito y permitirá que el capacitor se cargue (siempre que la fuente esté encendida). La resistencia se coloca para que presente una oposición al pasaje de cargas.

El fin de esta primera parte del trabajo práctico es ver como varia la curva de descarga del capacitor al modificar los valores de resistencia y capacidad.

Para las primeras mediciones utilizamos la resistencia de 10kΩ y el capacitor de 10 µF.

Primero, encendimos la fuente y presionamos el pulsador para cargar el capacitor. Luego, lo soltamos y el capacitor se descargó sobre la resistencia. Así la computadora traza la curva de diferencia de potencial en función de tiempo (curva roja en el Gráfico I). Vale decir que comenzamos la descarga a los 3 s en todos los casos para que las condiciones iniciales de las descargas en cada caso fueran las mismas.

Lo siguiente fue repetir el procedimiento de carga y descarga pero con el capacitor de 100 µF. (curva azul en el Gráfico I).

La siguiente variación fue utilizar un capacitor de 10µF y una resistencia de 100kΩ, y el programa trazó la correspondiente curva (curva violeta en el Gráfico II).

Luego para poder realizar una comparación de las tres curvas, hicimos el Gráfico III en el que se encuentran superpuestas.

La próxima etapa del experimento consiste en analizar el circuito rectificador simple. Para ello armaremos el circuito mostrado en la Figura II, y utilizaremos el programa Science Workshop en una configuración diferente a la empleada en el estudio de la descarga del capacitor.

Figura II: circuito rectificador de media onda

El circuito es alimentado, en este caso, por un generador de ondas que entrega al circuito una diferencia de potencial variable en el tiempo en forma de onda sinusoidal. Podemos apreciar que esta vez utilizamos no uno, sino dos sensores de voltajes. Uno lo conectamos a los extremos de la fuente y su función es medir la diferencia de potencial que suministra la misma, y el otro mide la diferencia de potencial en los extremos de la resistencia. También tenemos un diodo, cuya función es rectificar media onda; su presencia en el circuito provoca que cuando la diferencia de potencial que entregue la fuente adquiera valores negativos, la corriente sea nula en el tiempo. Realizamos la primera medición utilizando una resistencia de 1kΩ, y obtuvimos el gráfico IV. Luego, utilizando la misma resistencia, invertimos la conexión del diodo, y obtuvimos el gráfico V.

Figura III: circuito rectificador de media onda mejorado

Lo siguiente será agregar al circuito de la figura II un capacitor de 10μF en paralelo con la resistencia (figura III), manteniendo la resistencia de 1kΩ. Intercambiaremos los valores de resistencia y capacidad, de a uno por vez, y observaremos los resultados en los gráficos. A continuación combinaremos un capacitor de 10μF con una resistencia de 10 kΩ, luego el mismo capacitor con una resistencia de 100 kΩ. Finalmente utilizamos un capacitor de 100μF y una resistencia de 100kΩ.

ANÁLISIS Y RESULTADOS

Gráfico I: Diferencia de potencial en función del tiempo para los circuitos de descarga de un capacitor, formados por (en azul) un capacitor de 100µF y una resistencia de 10kΩ y (en rojo) por un capacitor de 10µF y una resistencia de 10kΩ.

Analizando este gráfico pudimos observar que al cambiar el capacitor de 10µF por uno con una capacidad eléctrica diez veces mayor, la diferencia de potencial tardaba más en llegar a cero. Vemos que ambas funciones decrecen de manera exponencial pero que la azul tiene una pendiente menor, por lo que la caída de diferencia de potencial es más suave que la roja. Es decir, que un capacitor más grande tarda más tiempo en descargarse que uno más pequeño. Esto se debe a que un capacitor más grande tiene la característica de almacenar más cantidad de carga. Al mantener constante la resistencia para diferentes valores de capacidad, la cantidad de carga (Q) por unidad de tiempo (∆t) será la misma, pero, como la cantidad de carga es mayor, el tiempo que tarda en descargarse el capacitor sobre la resistencia aumenta.

Gráfico II: Diferencia de potencial en función del tiempo para los circuitos de descarga de un capacitor, formados por (en violeta) un capacitor de 10µF y una resistencia de 100kΩ y (en rojo) por un capacitor de 10µF y una resistencia de 10kΩ.

En este segundo caso lo que cambiamos no fue el capacitor sino la resistencia en el circuito, colocando una

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