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CAPACITORES EN SERIE Y EN PARALELO INFORME DE LABORATORIO FISICA III

PRESENTADO POR: JOSE ALEJANDRO SANCHES KAREN DAYANNA CASTAÑEDA JUAN PABLO ROJAS OSCAR MAURICIO MOSQUERA

PRESENTADO A: JUAN CAMILO GIL PIÑA

CORPORACION UNIVERSITARIA DEL HUILA-CORHUILA

NEIVA-HUILA 2019 OBJETIVOS

1. Determinar la relación matemática que describe la capacitancia equivalente de varios capacitores conectados en paralelo y en serie. 2. Determinar cómo se comporta matemáticamente el voltaje de los capacitores conectados en paralelo. 3. Determinar el comportamiento de las cargas en los capacitores conectados en paralelo y en serie.

MATERIALES

3 CAPACITORES

1 VOLTIMETRO

1 BATERIA

1 MEDIDOR DE CAPACITANCIA

CABLES

AC/DC ELECTRONICS

PROCEDIMIENTO

Una vez realizado el montaje requerido para esta práctica y teniendo en cuenta las instrucciones del profesor, se realiza la medición de capacitancia para cada uno de los capacitores y se registra los datos obtenidos en la tabla, seguidamente se realiza la predicción de la capacitancia equivalente entre unas combinaciones, luego conectamos los capacitores en paralelo conectados a la batería con un voltaje de 6 V donde se mide el voltaje de 12, 13,23 y 123, utilizando las reglas para las capacitancias y los voltajes se determina el comportamiento matemático para la carga separada en los capacitores en paralelo y se realiza un análisis de los resultados.

TABLAS

Capacitor C1 C2 C3 Combinación

Paralelo Serie

C12 1.067 X10-5 9.19X10-7

Valor medido (uF) 09,66 1,018 4,502 Tabla 1. Datos experimentales

C13

C23

1.4162 X10-5

5.52 X10-06

2.95X10-6

8.22X10-7

C123 1.52 X10-05 7,5855x10-7

V1 6 1,7

V2 6 3,2

V3 6 1,15

V12 6

V13 6 2,85

Tabla 2. Combinaciones

CALCULOS

COMBINACION

PARALELO: C12 09.66 X10-6 + 1,018 X10-6 = 1.067 X10-5 :

C 13 09.66 X10-6 + 4,502 X10-6 = 1.4162 X10-5

: C23 1.018 X10-6 + 4,502 X10-6 = 5.52 X10-06 :

C123 09.66 X10-6 + 1,018 X10-6 + 4,502 X10-6 = 1.52 X10-05

SERIE: 

1/C12 = 1/09,66E-06 + 1/1,018E-06 = 103519,6687 + 982318,27 =1/1085837,93 = 9,21E-7



1/C13 = 1/09,66E-06 + 1/4,302E-06= 103519,6687 + 232450,02 = 1/335969,69 = 2,976E-6



1/C23 = 1/1,018E-06 + 1/ 4,302E-06 = 982318,27 + 232450,02 = 1/1214768,29 = 8,232E-7

V23 6 4,35

V123 6 6,05

ANALISIS

1. Usando los valores de la tabla 1 y la regla general para capacitores en paralelo calcule los valores de C12 C13 y C23 ceq 12=c 1+ c 2C 12=09,66+1,018=1.067 x 10

−5

ceq 13=c 1 +c 3C 13=09,66+ 4,502=1,4162E-6 ceq 23=c 2 +c 3C 23=1,018+4,502=5,52E-5 2. Usando los valores medidos de C12 C13 y C23 determine el porciento de error de cada valor medio respecto al valor teórico correspondiente. Porciento de error en paralelo

E12=

E 1.067 x10 −1,10x 10 CT12−C 12 X 100 %=3,1 X 100 %E12= T 1.067 x 10 C 12 −5

−5

−5

E 1.4162x 10 −1.31 x 10 C T13 −C13 E13= X 100 %E = X 100 %=0,9 13 T 1.4162 x10 C 13 −5

−5

−5

E 5,52x 10 −4,59 x10 C T23−C23 = X 100 %=16,8 E23= X 100 %E 23 5,52x 10 C T23 −7

−7

−7

Porciento de error en serie.

E12=

E E 9,19 x10 −8,54 x 10 CT12−C 12 C T13 −C13 = X 100 %=7,1E X 100 %E = X 100 % 12 13 9,19x 10 C T12 C T13 −7

−7

−7

E13=

2,95 x10 −0,31x 10 X 100 %=10.1 2,95 x 10 −6

−6

−6

E C T23−C23 E23= X 100 % T C 23

E13=

8,22 x10 −1,31x 10 X 100 %=15.0 8,22 x 10 −7

−7

−7

3. Usando los valores de la tabla 1 y la regla general para capacitores en paralelo calcule los valores de C123

CT= 09,66X10-6 + 1,018 X10-6 + 4,502 X10-6 = 1.518 X10-5

4. Usando el valores medio de C123 determine el porciento de error frente al teórico. % Error C123 = ((1.518 X10-5 -1.524 X10-05 ) /1.518 X10-5 ) * 100 = 0,66%

5. Usando los valores de la tabla 1 y la regla general para capacitores en serie calcule los valores de C12 C13 y C23



1/C12 = 1/09,66E-06 + 1/1,018E-06 = 103519,6687 + 982318,27 =1/1085837,93 = 9,21E-7



1/C13 = 1/09,66E-06 + 1/4,302E-06= 103519,6687 + 232450,02 = 1/335969,69 = 2,976E-6



1/C23 = 1/1,018E-06 + 1/ 4,302E-06 = 982318,27 + 232450,02 = 1/1214768,29 = 8,232E-7

6. Usando los valores medidos (Tabla 2) de C12 C13 y C23 determine el porciento de error de cada valor medido respecto al valor teórico correspondiente.



% Error C12 = (( 9,19E-7 - 9,21E-7) / 9,21E-7) * 100 = 0,21%



% Error C13 = (( 2,95E-6 - 2,976E-6) / 2,976E-6) *100 = 0,67 %



% Error C23 = ((8,22E-7 - 8,23E-7 ) / 8,23E-7) * 100= 0,12 %

7. Usando los valores de la tabla 1 y la regla para capacitores en serie calcule los valores de C123. 1/C123 = 1/09,66E-06 + 1/1,018E-06 + 232450,02 =1/1318287,959=7,585E-7

1/ 4,302E-06 =103519,6687 + 982318,27+

8. Usando el valor medio (Tabla 2) de C123 determine el por ciento de error respecto al valor teórico. % Error C123 = (( 6.59E-7 – 7,585E-7) / 7,585E-7) * 100 = 13,0%

CUESTIONARIO 4. Haga una predicción de cuanto piensa usted será la capacitancia equivalente (Ceq= C12) La capacitancia equivalente de la combinación de dos capacitores en paralelo sugiere que la sumatoria del capacitor uno con el capacitor dos, recordar que se deben mantener las mismas unidades.

6. Que sugiere la respuesta en cuanto al posible comportamiento matemático de la capacitancia de los capacitores conectados en paralelo. La respuesta a un posible comportamiento matemático de capacitancia de los capacitores conectados en paralelo es el resultado total de la siguiente fórmula: CT = C1 + C2 + C3 Puesto que la capacidad total (o equivalente) de los capacitores en paralelo se calcula sumando las capacidades de cada uno de los capacitores. Esta conexión se caracteriza porque la diferencia de potencial ∆V es la misma para los tres, en este caso es igual. La carga total acumulada por ellos es igual a la suma de q1 y q2  y q3. El valor de la capacidad eléctrica equivalente significa que en el circuito puede sustituirse la conexión en paralelo de los condensadores por un condensador de capacidad eléctrica C con una carga q. En una conexión de condensadores en paralelo, la capacidad equivalente es la suma de la capacidad de cada uno de los condensadores. 7. Cuál será el posible valor de la combinación de 3 capacitores

conectados en

paralelo de mantenerse el comportamiento matemático exhibido hasta este momento?

El valor de los 3 capacitores conectados en paralelo manteniéndose en un comportamiento matemático es de ceq=09.66 +1.018+4.302=15.042 8. Conéctelos de esa forma y mida la capacitancia de la combinación C 123. Se cumplió la predicción? Si se cumplió la predicción la cual fue de 15,04 en la capacitancia C123 de la configuración paralela. 9.

¿Cuál será la regla general para el comportamiento matemático de la capacitancia equivalente para varios capacitores conectados en paralelo?

La regla matemática para varios capacitadores conectados en paralelo es:

Donde N es el número de capacitores conectados en paralelo. Como se ve, para obtener el capacitor equivalente de capacitores en paralelo, sólo basta con sumarlos. 13. Según la medición de los voltajes les sorprendió el resultado? No, ya que la regla general nos dice que los voltajes en paralelos son iguales. 14. Cuál es la regla general para los voltajes cuando los capacitores están conectados en paralelo?

vT = vab = vcd =vef

CONCLUSIONES

Realizando el laboratorio se comprende y aclara los conceptos aprendidos teóricamente y se detallan las relaciones que pueden existir entre la carga, la capacitancia y la diferencia de potencial, teniendo en cuenta los diferentes factores que intervienen en su

variación. Es de vital importancia tener en cuenta si la configuración es en serie o paralelo ya que varían los cálculos matemáticos. En el caso de la capacitancia de un circuito en serie su relación es la siguiente, el inverso de la capacitancia equivalente es igual a la suma de los inversos de la capacidad de cada uno de los capacitores conectados en el circuito, debido a su naturaleza, ya que estos dispositivos se comportan como almacenadores de energía y al momento de conectar en serie varios capacitores, la capacidad equivalente da como resultado un valor menor que cualquier valor en capacidad de los capacitores conectados en serie.

RECOMENDACIONES  Tener todos los materiales necesarios por la guía y en un funcionamiento adecuado para no tener inconvenientes al momento de ejecutarlo.  Tener una explicación adecuada y clara antes de empezar las prácticas para realizar el laboratorio adecuadamente y entenderlo fácilmente.

 Escribir claramente los resultados obtenidos por el laboratorio para no tener ningún problema con la solución del informe.  Estar en completo orden, siguiendo las indicaciones por la persona encargada del laboratorio.

BIBLIOGRAFIA https://unicrom.com/condensadores-capacitores-serie-paralelo/ http://www.bateriasdecondensadores.com/capacitores-en-serie-y-paralelo/