informe de laboratorio nº. 4 física electrónica
TRANSCRIPT
Informe de Laboratorio - Práctica Nº. 4: Componente s Electrónicos
El Condensador, El Diodo y El Transistor
Por
Luisa Yirley Ballén Coca – 1051184940
100414 – Física Electrónica
Presentado a
Uriel Villamil
Tutor
Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD)
CEAD Chiquinquirá Boyacá
Ingeniería de sistemas
2013
Introducción
En el siguiente informe se presenta el desarrollo de la práctica Nº. 4 sobre los
componentes electrónicos, como el condensador, el diodo y el transistor los cuales se
utilizaron en esta práctica.
Primero se identificaron los componentes electrónicos y el equipo de de laboratorio que se
utilizó en esta práctica.
Se construyó dos circuitos utilizando dos condensadores diferentes, y se explicó lo
sucedido con cada uno de ellos con respecto al conectar los terminales de alimentación a
la fuente y al desconectaros después de algún tiempo.
Se realizó dos circuitos utilizando un diodo rectificador y se explicó lo que sucedía al
colocar el diodo en polarización directa y al colocarlo en polarización inversa.
Se construyó un circuito con un transistor como amplificador luego se observó la corriente
de entrada y de salida en función del brillo de los leds y el transistor no estaba
amplificando la corriente de entrada al contrario la estaba disminuyendo y por esto el led
conectado recibía insuficiente corriente y su brillo es tenue. Después se calculó la
ganancia del transistor.
Objetivos
Objetivo General
Conocer el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los componentes
electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos de hoy en
día.
Objetivos Específicos
Identificar los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que se utilizará en
esta práctica.
Almacenar energía en un condensador construyendo un circuito, y explicar lo que
sucede con cada uno de los dos condensadores utilizados en esta experiencia.
Comprender de manera práctica los fundamentos de la electricidad y como crear un
circuito apropiadamente en el protoboard ya sea en paralelo o en serie.
Identificar los terminales del potenciómetro y saber medir los valores de resistencia
entre ellos.
Saber el funcionamiento del potenciómetro.
Identificar los terminales del diodo rectificador y saber colocarlos en un circuito en
forma de polarización directa o inversa.
Observar la corriente de entrada y de salida en función del brillo de los leds al construir
un circuito de transistor como amplificador.
Marco Teórico:
Condensadores o Capacitores. Un condensador es un elemento pasivo que tiene la
particularidad de almacenar carga eléctrica.
Los condensadores están formados por dos superficies metálicas conductoras llamadas
armaduras, las cuáles se hallan separadas por un medio aislante denominado dieléctrico.
Este dieléctrico puede ser aire, cerámica, papel o mica.
Un condensador se suele utilizar básicamente para eliminar la componente continua de
una señal eléctrica, como filtro o para almacenar tensión en un determinado momento
(como batería temporal) y cederla posteriormente.
El Diodo. El elemento semiconductor más sencillo y de los más utilizados en la
electrónica es el diodo. Está constituido por la unión de un material semiconductor tipo N y
otro tipo P. Su representación se muestra en la siguiente figura.
El diodo idealmente se comporta como un interruptor, es decir, puede actuar como un
corto o interruptor cerrado o como un circuito abierto dependiendo de su polarización.
Debido a esto se suelen utilizar ampliamente como rectificadores de señales, aunque no
es su única aplicación.
El transistor. El impacto del transistor en la electrónica ha sido enorme, pues además de
iniciar la industria multimillonaria de los semiconductores, ha sido el precursor de otros
inventos como son los circuitos integrados, los dispositivos optoelectrónicos y los
microprocesadores.
Es un dispositivo semiconductor de tres capas, dos de material
P y una de material N o dos de material N y una de material P.
Para cualquiera de los casos el transistor tiene tres pines
denominados emisor, base y colector.
Este dispositivo se puede emplear para muchas aplicaciones,
pero se destaca como amplificador, como conmutador, en
sistemas digitales y como adaptador de impedancias.
El Protoboard:
Es un dispositivo que permite ensamblar circuitos electrónicos sin uso de soldadura. Hace
una conexión rápida y fácil y es ideal para trabaja circuitos pequeños o de prueba.
En cada orificio se puede alojar el terminal de un componente o un cable. Pero antes de
trabajar con él, se deben conocer cuáles orificios están interconectados. Generalmente
las conexiones son por columnas y en las secciones laterales por filas. Con ayuda del
tutor vamos a reconocer estas conexiones internas.
El Multímetro:
Es un instrumento muy útil en el laboratorio. Permite realizar mediciones de varias
magnitudes de interés, como: el voltaje, la resistencia, la corriente, la capacitancia, la
frecuencia, etc. tanto en señales continuas como alternas. Se debe tener mucho cuidado
durante su uso, ya que dependiendo del tipo de magnitud que se quiere medir, debemos
seleccionar la escala adecuada, la ubicación de los terminales de medición y la forma de
medir (puede ser en serie o en paralelo con el elemento).
La Fuente de Alimentación:
Es un dispositivo que convierte la tensión alterna, en una o varias tensiones,
prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al
que se conecta (ordenador, televisor, impresora, router, etc.).
El diodo LED:
Led se refiere a un componente optoelectrónico pasivo, pero que al ser atravesado por la
corriente eléctrica, emite luz.
La Resistencia:
Se le llama resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones para
desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema
Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al
físico alemán George Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.
Condensador:
Un condensador (en inglés, capacitor, nombre por el cual se le conoce frecuentemente en
el ámbito de la electrónica y otras ramas de la física aplicada), es un dispositivo pasivo,
utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo
eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de
láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de
campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial,
adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra,
siendo nula la variación de carga total.
Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente
eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente; al ser introducido en un circuito se
comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que
recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el
periodo de descarga.
Diodo rectificador:
Un diodo rectificador es uno de los dispositivos de la familia de los diodos más sencillos.
El nombre diodo rectificador” procede de su aplicación, la cual consiste en separar los
ciclos positivos de una señal de corriente alterna.
Si se aplica al diodo una tensión de corriente alterna durante los medios ciclos positivos,
se polariza en forma directa; de esta manera, permite el paso de la corriente eléctrica.
Pero durante los medios ciclos negativos, el diodo se polariza de manera inversa; con
ello, evita el paso de la corriente en tal sentido.
Transistor:
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para producir una señal
de salida en respuesta a otra señal de entrada. 1 Cumple funciones
de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la
contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»). Actualmente se
encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso
diario: radios, televisores, reproductores de audio y video, relojes de
cuarzo, computadoras, lámparas fluorescentes, tomógrafos, teléfonos celulares, etc.
Cables de conexión:
Se utilizan principalmente para la conexión al distribuidor central y a los módulos.
También aquí los contactos y los materiales de alta calidad proporcionan una conexión
eléctrica eficaz.
Materiales:
- un protoboard
- un multímetro
- una fuente de alimentación
- dos diodos LED
- resistencias: 100Ω, 220Ω, 1KΩ y 6,8KΩ
- condensadores: 470 μF y 1000 μF
- semiconductores: un diodo rectificador y un transistor 2N2222 o 2N3904
- cables de conexión
Procedimiento:
1. Identifique los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que utilizará en
esta práctica.
2. Almacenamiento de energía en un condensador: Construya el siguiente circuito.
3. Conecte los terminales de alimentación a la fuente y desconéctelos después de algún
tiempo. Repita para el otro condensador. Explique lo sucedido.
Con el condenador de 1000 al conectar los terminales de alimentación a la fuente el
diodo led se enciende y al desconectarlos, es decir al apagar la fuente de alimentación el
led tarde 8 segundos aproximadamente en apagarse.
Con el condenador de 470 al conectar los terminales de alimentación a la fuente el
diodo led se enciende y al desconectarlos, es decir al apagar la fuente de alimentación el
led tarde 4.3 segundos aproximadamente en apagarse.
Condensador:
470 μF
Condensador:
1000 μF
= → = ∗
1000 μF = 0.1 seg. = 100Ω ∗ 470 μF = 0.047 seg. 1000 μF = 1 seg. = 1000Ω ∗ 470 μF = 0.47 seg.
!" Cálculos condensador 1000 = 100Ω ∗ 10000μF
= 100Ω ∗ 10000 ∗ 10#$ F
= 100Ω ∗ 0.001 F
= 0.1 %&'.
!" Cálculos condensador 470 = 100Ω ∗ 470μF
= 100Ω ∗ 470 ∗ 10#$ F
= 100Ω ∗ 0.00047 F
= 0.047 %&'.
()* !" Cálculos condensador 1000
= 1000Ω ∗ 1000μF
= 1000Ω ∗ 1000 ∗ 10#$ F
= 1000Ω ∗ 0.001 F
= 1 %&'.
()* !" Cálculos condensador 470
= 1000Ω ∗ 470μF
= 1000Ω ∗ 470 ∗ 10#$ F
= 1000Ω ∗ 0.00047 F
= 0.47 %&'.
1000 μF = 1000 ∗ 10#$F
= 0.001000 F
= 0.001 F
470 μF = 470 ∗ 10#$F
= 0.000470 F
= 0.00047 F
4. Funcionamiento del diodo en continua: Construya el siguiente circuito.
5. Identifique los terminales del diodo y conéctelo en el circuito de tal forma que quede en
polarización directa. ¿Qué sucede?
Polarización directa
Explique lo sucedido: Al identificar los terminales del diodo rectificador y al conectarlos
en el circuito de tal forma que quedara en polarización directa, el led se enciende, porque
el flujo de corriente es normal.
Polarización directa
6. Conecte el diodo ahora de tal forma que quede en polarización inversa. ¿Qué sucede?
Polarización inversa
Explique lo sucedido: Al identificar los terminales del diodo rectificador y al conectarlos
en el circuito de tal forma que quedara en polarización inversa, el led no enciende, porque
el diodo impide el paso de los electrones al estar primero su lado negativo.
7. Transistor como amplificador. Construya el siguiente circuito.
Polarización inversa
8. Observe la corriente de entrada (Ibase) y de salida (Icolector) en función del brillo en los
LEDs.
La corriente de entrada (Ibase) es igual a 0.37 µA (microamperios) y la corriente de salida
(Icolector) es igual a 5.99 mA (miliamperios). Es decir, en la Ib está entrando menos
corriente al led y por consiguiente el led tiene menos brillo y en a Ic está saliendo más
corriente al led y por consiguiente el led tiene más brillo.
¿El transistor está amplificando la corriente de en trada?
El transistor no está amplificando la corriente de entrada al contrario la está disminuyendo
y por esto el led conectado recibe insuficiente corriente y su brillo es tenue.
Ib
Ic
9. Calcule la ganancia (,) del transistor.
, = . / .0
, = 5.99 34 / 0.37 64
, = 5.99 ∗ 10#74 / 0.37 ∗ 10#$4
, =5.99
0.37 ∗ 10#$∗ 10#7
, =5.99
0.37∗ 107
, = 16.1892 ∗ 107
, = 16.189
Conclusiones
Se conoció el funcionamiento general y la principal aplicación de tres de los
componentes electrónicos más utilizados dentro de los circuitos y equipos electrónicos
de hoy en día.
Se identificaron los componentes electrónicos y el equipo de laboratorio que se utilizó
en esta práctica.
Se almacenó energía en un condensador construyéndolo en un circuito, y se explicó lo
sucedido con cada uno de los dos condensadores utilizados en esta experiencia.
Se comprendió de manera práctica los fundamentos de la electricidad y como crear un
circuito apropiadamente en el protoboard ya sea en paralelo o en serie.
Se identificaron los terminales del potenciómetro y saber medir los valores de
resistencia entre ellos.
Se entendió el funcionamiento del potenciómetro.
Se identificaron los terminales del diodo rectificador y se entendió como ubicarlos en
un circuito en forma de polarización directa o inversa.
Se observó la corriente de entrada y de salida en función del brillo de los leds al
construir un circuito de transistor como amplificador.
Bibliografía
Módulo de Física Electrónica. Elaborado para la UNAD por: Freddy Reynaldo Téllez
Acuña. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Facultad de Ciencias
Básicas e Ingeniería. 2008.
Laboratorio de Física Electrónica Cead Chiquinquirá Boyacá, asesoría del tutor
encargado Ing. Uriel Villamil.
Diodos rectificadores. Escrito por Jorge L. J. Disponible en:
http://www.ladelec.com/teoria/informacion-tecnica/321-diodos-rectificadores
Transistor. Esta página fue modificada por última vez el 10 nov 2013, a las 17:32.
Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Transistor
Condensador eléctrico. Esta página fue modificada por última vez el 13 nov 2013, a las
13:57. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_eléctrico