Tiempo de carga y descarga de un capacitor

Tiempo de carga y descarga de un capacitor

Alfredo Paredes Luna 1

, Fernando Enrique González Galeana2 and Leonardo Frausto Lara 3

,

Oswaldo Ortiz Mozo42

1

Ingeniería en Sistemas Automotrices- FCE- BUAP; alfredo.paredesl@alumno.buap.mx

2

Ingeniería en Sistemas Automotrices- FCE- BUAP; fernando.gonzalezg@alumno.buap.mx

3

Ingeniería en Sistemas Automotrices- FCE- BUAP; leonardo.frausto@alumno.buap.mx

4

Ingeniería en Sistemas Automotrices- FCE- BUAP; jose.ortizmo@alumno.buap.mx

Abstract: With the intention of continuing to complement our knowledge of the Ltspicerea software,

we carry out the following practice in which we will also learn to use other tools such as a graphing

machine and the Oscilloscope, which we will use to know the measurement of a graph and its

variation over time. carried out in practice was to carry out a simulation in the Ltspice program.

This simulation of the circuit will give us the value of the charge and discharge of a capacitor with

a percentage of the signal period. Once the simulation was done, a table was made that shows the

resulting load values that the capacitor takes in relation to time, analytical calculations were also

carried out to obtain the necessary resistance to achieve the capacitor's load. In the analysis of the

results, we observe that the voltage values that the capacitor acquires during its charge from 1RC to

5RC varies in relation to the time in the graph, for this reason we say that, the shorter the period,

the greater the charge that the capacitor acquires in conclusion. the use of capacitors was important

for the good development of the practice.

Keywords: resistance, grapñhing machine, oscilloscope, capacitor, charge and discharge.

1. Introducción

La presente práctica tiene como objetivo visualizar el tiempo de carga y descarga de un circuito

predeterminado (Figura 1) RC simple con ayuda del osciloscopio digital (Simulación de LTspice).

Figura 1: Circuito de una fuente de voltaje, una resistencia y un capacitor en el cual se basará la

práctica.

Un osciloscopio es un instrumento de medición electrónico que sirve para graficar señales

eléctricas que pueden variar en el tiempo. Este dispositivo puede mostrar formas de onda de corriente

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alterna (CA) o corriente directa (CD) y con frecuencias desde 1 hertz (Hz) varios gigahertz (GHz).

Pueden ser clasificados en analógico, digital o virtual.

El osciloscopio sirve para presentar los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas,

en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical)

representa tensiones.

La imagen que se obtiene, se llama oscilograma y es utilizada en el diagnóstico de circuitos [1].

Un capacitor o también conocido como condensador es un dispositivo capaz de almacenar

energía a través de campos eléctricos (uno positivo y uno negativo). Este se clasifica dentro de los

componentes pasivos ya que no tiene la capacidad de amplificar o cortar el flujo eléctrico. Los

capacitores se utilizan principalmente como filtros de corriente continua, ya que evitan cambios

bruscos y ruidos en las señales debido a su funcionamiento [2].

Existen diferentes tipos de capacitores ya sea por su tipo de material, por su construcción, su

funcionamiento, etc.

Capacitores electrolíticos: Poseen polaridad y una vida útil predefinida. Sus aplicaciones están

relacionadas con las fuentes de alimentación o para filtros. Para identificar la terminal de estos

dispositivos solo basta con buscar la franja de color dentro de la carcaza o también identificando la

terminal más corta.

Capacitores cerámicos: No tienen polaridad, poseen un código impreso en una de sus caras, de

los cuales los primeros dos números indican el valor y el tercero es el número de ceros que se le

agrega (en picofaradios). Son sensibles al cambio de temperatura y voltajes.

Capacitor de película: Hecho en plástico, son no polarizados y tienen una capacidad de

autoreparación, se utilizan principalmente en aplicaciones de audio.

Capacitor de mica: Se utilizan cuando se requiere una gran estabilidad, ya sea por temperatura

o por tiempo, también cuándo se tiene una carga eléctrica alta.

Capacitor variable: Estos capacitores tienen la ventaja de poder variar su valor dentro de los

rangos establecidos por la fabricación. Esto se logra gracias al deslizamiento de las placas

conductoras [4].

Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales

distintos, el capacitor no se carga instantáneamente, sino que adquiere cierta carga por unidad de

tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito.

Colocando el interruptor en la posición a, en el momento de estadio estacionario t=0 el capacitor

y la resistencia se conectarán con la fuente fluyendo una corriente por la carga que alimentara el

capacitor. Durante el periodo de carga, las cargas eléctricas no realizan un salto de una placa del

capacitor a otra debido a que el espacio que hay entre ellas es representado por un circuito abierto.

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Figura 2. Gráfica voltaje vs tiempo que muestra el comportamiento de la carga de un capacitor.

Descarga de un capacitor

Supongamos que el capacitor se encuentra totalmente cargado, en ese momento en el capacitor

hay un voltaje Q/C y en la resistencia es cero debido a que la corriente es igual a cero. Entonces

queremos descargar el capacitor y pasamos el interruptor a la posición b en t=0.

En algún intervalo de tiempo en la descarga, la corriente que circula por el circuito es I y la carga

del capacitor es q. Si observar el circuito de arriba es el mismo del de carga solo que no tiene una

fuente de alimentación, por lo que eliminaremos la fem ε para obtener la ecuación de voltajes de

kirchoff que se adecue a el circuito de arriba.

Figura 3. Gráfica voltaje vs tiempo que muestra el comportamiento de la descarga de un

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capacitor.

La constante RC

En un circuito RC (osase’, un circuito que consta de un capacitor y una resistencia) podemos

determinar el tiempo que tarda un capacitor en cargarse y descargarse con una simple ecuación:

...