Indicador de tasa de cambio

PIEZAS Y MATERIALES

• Dos baterías de 6 voltios
• Condensador, 0,1 µF (catálogo de Radio Shack n. ° 272-135)
• Resistencia de 1 MΩ
• Potenciómetro, una vuelta, 5 kΩ, cono lineal (catálogo de Radio Shack # 271-1714)

El valor del potenciómetro no es especialmente crítico, aunque las unidades de menor resistencia, en teoría, funcionarán mejor para este experimento que las unidades de alta resistencia. He usado un potenciómetro de 10 kΩ para este circuito con excelentes resultados.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 1, capítulo 13:"Condensadores"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Para ilustrar cómo construir un circuito diferenciador
• Para obtener una comprensión empírica de la función de cálculo derivado

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Mida el voltaje entre el terminal del limpiaparabrisas del potenciómetro y el punto de "tierra" que se muestra en el diagrama esquemático (el terminal negativo de la batería inferior de 6 voltios). Este es el voltaje de entrada para el circuito, y puede ver cómo varía suavemente entre cero y 12 voltios a medida que el control del potenciómetro cambia a rango completo. Dado que el potenciómetro se utiliza aquí como divisor de voltaje, este comportamiento no debería sorprenderle.

Ahora, mida el voltaje a través de la resistencia de 1 MΩ mientras mueve el control del potenciómetro. Se recomienda encarecidamente un voltímetro digital, y recomiendo configurarlo en un rango muy sensible (milivoltios) para obtener las indicaciones más fuertes. ¿Qué indica el voltímetro mientras el potenciómetro no siendo movido? Gire el potenciómetro lentamente en el sentido de las agujas del reloj y observe la indicación del voltímetro. Gire el potenciómetro lentamente en sentido antihorario y observe la indicación del voltímetro. ¿Qué diferencia ves entre las dos direcciones diferentes del movimiento de control del potenciómetro?

Intente mover el potenciómetro de tal manera que el voltímetro dé una pequeña indicación constante. ¿Qué tipo de movimiento del potenciómetro proporciona la más estable voltaje a través de la resistencia de 1 MΩ?

En cálculo, una función que representa la tasa de cambio de una variable en comparación con otra se llama derivada . Este circuito simple ilustra el concepto de la derivada al producir un voltaje de salida proporcional a la tasa de cambio en el tiempo del voltaje de entrada. . Debido a que este circuito realiza la función de cálculo de diferenciación con respecto al tiempo (emitiendo la derivada en el tiempo de una señal entrante), se le llama diferenciador circuito.

Como el promedio circuito mostrado anteriormente en este capítulo, el circuito diferenciador es una especie de computadora analógica. La diferenciación es una función matemática mucho más compleja que el promedio, especialmente cuando se implementa en una computadora digital, por lo que este circuito es una excelente demostración de la elegancia de los circuitos analógicos para realizar cálculos matemáticos.

Se pueden construir circuitos diferenciadores más precisos combinando redes de resistor-condensador con amplificador electrónico. circuitos. Para obtener más detalles sobre los circuitos computacionales, consulte el capítulo "Circuitos integrados analógicos" en este volumen de Experimentos.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

• Hoja de trabajo de circuitos diferenciadores e integradores pasivos