Síntesis
Se estudia la función
principal de un diodo y de un capacitor trabajando en conjunto,
que es la de rectificar el sentido de la corriente
alterna. Para arribar a esta parte del trabajo es
necesario estudiar previamente el tiempo de
descarga de diferentes capacitores
(con distintas capacidades) cuando el circuito es cerrado con
resistencias
iguales, y cuando un mismo capacitor se encuentra conectado en
paralelo con resistencias diferentes. Se obtiene una mejor
rectificación cuando se utiliza un capacitor cuyo tiempo
de descarga sea extenso y mucho más grande que la
frecuencia de variación de la diferencia de potencial
otorgada por la fuente de corriente alterna. Por lo tanto en la
segunda parte del trabajo práctico estudiamos, con un
mismo diodo, la rectificación con diferentes capacitores y
una misma resistencia, y
con un mismo capacitor y diferentes resistencias.
Objetivo
Estudiar el tiempo de descarga de capacitores de diferentes
capacidades cuando se encuentran en un circuito en paralelo con
resistencias iguales o diferentes.
Estudiar la rectificación del sentido de la
circulación de corriente alterna mediante un diodo y un
capacitor.
Materiales
diodo IN-4007;
3 resistencias (1 kΩ, 46 kΩ y 217
kΩ);
cables de conexión;
protoboard;
fuente continua;
generador de onda;
interfaz;
2 sensores de
voltaje;
2 capacitores (10 μF y 100 μF);
pulsador.
Introducción
En el trabajo
práctico se desea rectificar lo mejor posible una
corriente alterna. Esto se realizará en distintas etapas,
conectando en un circuito con diferentes resistencias, un diodo y
dos capacitores diferentes.
Un diodo es un elemento electrónico que permite que la
corriente circule en un solo sentido a través de él
una vez que se establezca entre sus extremos una diferencia de
potencial (ddp) determinada, oponiéndose con una
resistencia infinita a la circulación en sentido
contrario. Al aplicar la ddp, la corriente alterna solamente
circula en los semiciclos permitidos, y es nula en los restantes
(rectificación de media onda). Para completar la
rectificación, en el trabajo usamos un capacitor: dos
planchas metálicas separadas por un material no conductor
(dieléctrico) que se cargan cuando el circuito se cierra
con el pulsador y se descarga a través de la resistencia
cuando se abre el circuito. El circuito se puede rectificar
cuando el tiempo característico del capacitor es el
conveniente para que la descarga no sea abrupta y suficientemente
más grande que la frecuencia de la fuente. El problema que
encontramos es saber qué capacitor tiene un tiempo
característico suficientemente grande para que éste
no funcione de manera similar a una meseta nula del diodo.
Para esto, en la primera parte del trabajo práctico
estudiamos los tiempos y la función que describe un
capacitor cuando el pulsador se oprime y luego se suelta y
recién en la segunda parte rectificamos la corriente.
Los restantes equipos usados son: protoboard: panel que
permite conectar diferentes elementos en serie o en paralelo para
estudiar su funcionamiento; un pulsador: llave que cierra el
circuito mientras se mantiene apretada y posibilita la carga del
capacitor y su descarga cuando se suelta; una interfaz: aparato
que capta los datos de los
sensores de voltaje (cables) y los digitaliza, permitiendo que la
computadora los comprenda, y ésta a partir de ellos y
funcionando como cronómetro elaborará los gráficos correspondientes de V = f (t). En
la primera parte usamos una fuente continua de 4,5 V, mientras
que en la segunda conectamos el circuito al generador de onda
(corriente alterna).
Procedimiento:
Primera parte: descarga de un capacitor
En esta parte el objetivo es
medir y observar la forma en que un capacitor se descarga e
identificar las variables que
influyen en ella.
Como primer paso, con un óhmetro, medimos las
resistencias que tenemos, cerrando un circuito a través de
ellas, y mediante el valor impreso
en el capacitor nos fijamos su capacidad. Esto nos permite armar
el circuito correspondiente para obtener cada uno de los
gráficos buscados. El esquema general del circuito es el
que aparece en la figura 1; pero además del mismo, al
protoboard se conectan los sensores de voltaje que se unen a la
interfaz y ésta a la computadora
que realizará los gráficos con el programa "Science
Workshop" (archivo
CAPACIT.sws).
R: resistencia
C: capacitor
E: fuente
P: pulsador
B: sensores
Figura 1: esquema del circuito utilizado para descargar
un capacitor.
Para el primer circuito usamos una resistencia de 46 kΩ
y el capacitor de 10 μF, los cuales conectamos en paralelo.
Una vez encendida la fuente de corriente continua, oprimimos el
pulsador durante un tiempo de algunos segundos para que el
capacitor se cargue; luego, y con el pulsador apretado,
comenzamos a grabar en la computadora y después de 2
segundos aproximadamente soltamos el pulsador para que
aquél se descargue. Así, deteniendo la medición, obtenemos la curva verde
observable en el gráfico 1 de V = f (t).
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