Laboratorio 1 electronica 1

Titulo de la practica de laboratorio

Autor 1 Sergio Andres Neva Fandiño

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Electrónica extensión Tunja

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Tunja, Boyacá - Colombia

sergio.neva@uptc.edu.co

Autor 2 (Nombres y Apellidos)

Facultad de Ingeniería

Programa de Ingeniería Electrónica extensión Tunja

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Tunja, Boyacá - Colombia

xx.xx@uptc.edu.co

Resumen—Esta práctica tiene como objetivos reforzar conocimientos de análisis de circuitos, manejo del simulador orcad para analizar el comportamiento de los diodos según su polarización y realizar medidas para compararlas con los resultados teóricos que se obtengan. Para tal efecto el laboratorio cuenta con un sistema en el cual se puede regular la entrada con una fuente de voltaje que puede variar. La disposición del simulador permite que la persona que desarrolla la experiencia cuente con un ambiente apropiado para que se cuestione sobre la deducción y aplicación de la ley fundamental de la medición.

1. Introduccion

Existen diferentes formas para analizar un circuito las cuales se utilizaron para esta práctica las cuales sirven para poder tener una idea del funcionamiento de los circuitos eléctricos. Haciendo cálculos numéricos por medio de leyes tales como la ley de Kirchhoff tanto para tensiones como para corrientes, la ley de Kirchhoff para corriente dice que “la suma algebraica de las corrientes que entran a un nodo (o frontera cerrada) es de cero”[1] y la de voltaje “En un circuito, la suma de todas las caídas de voltaje localizadas en una trayectoria cerrada única es igual al voltaje de fuente total encontrado en dicha espira.”[2] estas leyes se usan en este laboratorio para determinar las corrientes y las tenciones en los diferentes resistores con diferentes valores. Además de eso otra herramienta muy útil, a la hora de verificar los datos obtenidos es la simulación; por medio de programas tales como OrCAD.

Los condensadores son elementos pasivos que consumen energía un periodo de tiempo, si el circuito es alimentado por una fuente de corriente directa al llenarse el condensador se comporta como un circuito abierto, el comportamiento de carga de este elemento está regido por la ecuación 1

[pic 1]

Es necesario también saber que la corriente en un circuito se puede ver como la ecuación 2.

[pic 2]

Para identificar el funcionamiento de un diodo primero se debe conocer como está formado “Si materiales de ambos tipos (semiconductores del tipo n y p) se unen, se obtiene una conexión p-n”. con esto se sabe que para que un diodo permita la corriente eléctrica debe estar polarizado en directa ya que “el grupo IV de elementos de la tabla periódica el cual incluye  a Si(silicio) y a Ge(germanio) contienen semiconductores que pueden rebajarse con el fin de favorecer  la presencia de hoyos que pueden funcionar como portadores de carga por ejemplo cuando el Ge se rebaja con pequeñas cantidades de fosforo ,el exceso de electrones hacen que estos actúen como portadores de carga mayor ;el semiconductor es de tipo n .Por el contrario, si al Ge es rebajado con un elemento  del Grupo III, el indio por ejemplo, el semiconductor se vuelve de tipo p dando que los hoyos son portadores de carga ”.

En esta práctica fueron usados los diodos de silicio en directa y en inversa para identificar que pasa en ambos casos

Sabiendo que el diodo tiene un tiempo de recuperación “Tiempo que durante el apagado del diodo, tarda la intensidad en alcanzar su valor máximo (negativo), y retornar hasta la cuarta parte de dicho valor máximo. Sucede en el instante cuando el diodo cambia su polaridad de estar en inverso a estar en directo”

1. Desarrollo de la practica

1. Actividad 1 (analisis teorico)

Análisis teórico de carga y descarga del capacitor (figura 1)

[pic 3].

Figura 1. Circuito RC

DETERMINACION DE LA ECUACION DEL CIRCUITO DE LA FIGURA 1: Se usa la ley de Kirchhoff para obtener la ecuación 3, en la cual usamos la ecuación 1, para representar el voltaje en un condensador

[pic 4]

teniendo en cuenta la ecuación 2 se remplaza la corriente y se divide sobre la resistencia toda la igualdad

[pic 5]

Si multiplicamos por el factor integrante (que para esta ecuación es [pic 6][pic 7]) y resolvemos la suma de fraccionarios obtenemos la ecuación 5

[pic 8][pic 9] (5)

Integramos ambas partes de la ecuación (5) para obtener la ecuación (6) donde “A” será la constante de integración.

[pic 10][pic 11] +A (6)

Notamos que la resistencia se anula y despejamos la carga con el fin de obtener una ecuación que nos permita calcular el voltaje del condensador

[pic 12]

Si anulamos los términos semejantes y simplificamos, obtenemos la ecuación 7.1

[pic 13][pic 14] (7.1)

Hay que tener en cuenta que en el instante 0 cuando el circuito empieza la carga es igual a 0 y la variable “e” elevada a 0 es 1, lo cual no permite conocer la constante de integración.

[pic 15][pic 16]-E*C (8)

Despejamos de la ecuación (1) la carga y remplazamos en la ecuación (7.1) la carga y la constante de integración para tener la ecuación (9)

[pic 17]

Todo esto con el fin de obtener la ecuación de activación del condensador para calcular el voltaje, por último, cancelamos la capacitancia en ambos lado de la igualdad para obtener:

[pic 18]

Donde [pic 19][pic 20] es la fuente de 12 v y c es la capacitancia de 1000uf.

Para la descarga el voltaje esta dado por la ecuación (10), donde se debe tener en cuenta que al tiempo se le sumaran 20s, esto debido a que en el simulador este es el tiempo en el cual se va a empezar a descargar

[pic 21][pic 22] (10)

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