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Practica No 7 – Física II – G 8 Universidad Tecnológica de Pereira., Noviembre 2012

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CARGA Y DESCARGA DE CONDENSADORES PRACTICA No 6 RESUMEN En la práctica se estudiara como varia la capacitancia conforme aumentamos una diferencia de potencial a los bornes del condensador almacenando una carga Q. También se observara como es la relación entre el tiempo que tarda en descargarse entre más capacidad posea el elemento.

PALABRAS CLAVES: . Capacitancia, diferencia de potencial, almacenamiento, carga, descarga, condensadores, electrolíticos, placas, polos, aislantes, conductores, bornes, dieléctrico.

C=q/V 1.

RODRIGO ANDINO MORA Estudiante de Ingeniería Mecánica Facultad de Ingeniería Universidad Tecnológica de Pereira [email protected] ANGIE KATHERINE GARCIA Estudiante de Química Industrial Facultad de Tecnología Universidad Tecnológica de Pereira [email protected] SANTIAGO SEPULVEDA Estudiante de Química Industrial Facultad de Tecnología Universidad Tecnológica de Pereira [email protected]

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS 



En esta práctica se determina experimentalmente la constante de descarga de un condensador, también llamado capacitor o filtro cuando está conectado en serie a una resistencia R. Se estudian asociaciones de condensadores en serie y en paralelo para determinar su capacitancia equivalente y descubrir cómo deben combinarse las capacitancias individuales para obtener el valor hallado experimentalmente.

b.

Monte el circuito de la figura 7.1, con la fuente de alimentación DC en serie con el condensador C1 (inicialmente la fuente debe marcar V = 0 volt).

c.

De los terminales del condensador se conecta la resistencia de 33 kΩ, (mídala previamente con el óhmetro Fluke) y registre este valor de laboratorio. R en su cuaderno de

d.

Desde los terminales de la resistencia R conecte respetando la polaridad, el voltímetro Leybold.

e.

Energice el circuito y aumente la tensión en la fuente hasta que la lectura del voltímetro marque 10.0 volt, además construya una tabla de dos columna para reportar simultáneamente los valores de voltaje V

MARCO TEORICO Un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía, haciendo un campo eléctrico. Está formado de placas que se cargan conforme existe una diferencia de potencial, haciendo que partículas cargadas dentro de la zona del campo eléctrico viajen con una velocidad de arrastre. PROCEDIMIENTO

a.

De los condensadores suministrados para esta práctica, anote sus características.

Practica7. Universidad Tecnológica de Pereira. 2

y de tiempo t que serán medidos durante este laboratorio (aproximadamente 50 pares de datos).

a.

b. f.

Cuando el voltaje máximo V = 10volt sea alcanzado por el condensador anote en su cuaderno este valor, tome un cronómetro y póngalo en marcha tan pronto como desconecte el condensador de la fuente. Anote el voltaje a través del condensador cada 5 segundos, en la tabla por usted construida hasta que el voltaje caiga a menos de un cuarto del valor inicial.

Tiempo Voltaje (s)

g.

(V)

Tiempo Voltaje (s)

Tiempo Voltaj (s)

Conecte los dos condensadores en paralelo como aparecen en la figura 7.2.

(V)

(V)

0

13.49

5

3.69

10.18

1.154

15.29

0.319

20.48

0.1

25.48

0.041

30.31

0.028

35.48

0.015

0

9.25

0

10.05

40.37

0.012

2.48

6.11

5.37

7.13

45.58

0.010

4.08

4.11

10.18

4.89

50.68

0.008 0.006

2.49

3.36

55.29

6.68

15.79

8.89

1.51

20.48

2.36

10.60

1.013

25.39

1.57

30.98

1.086

12.89

0.351

35.68

0.752

14.89

0.28

40.48

0.524

16.98

0.05

45.18

0.375

18.48

0.02

50.68

0.252

20.58

0

55.08

0.185

60

0.133

c.

d.

e.

Energice el circuito y establezca la condición de trabajo del numeral 7.5.1. Construyas las tablas correspondientes para almacenar los datos experimentales. d. Determine de sus datos la capacitancia equivalente de la asociación de los condensadores en paralelo.

Tome el segundo condensador y repita el procedimiento experimental 7.5.1.

Conexión de condensadores en paralelo Conexión de condensadores en serie

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terminales

resistencia R en intervalos de 5

de la

55.29

fuente y mida el voltaje en los

50.68

b. Desconecte la

45.58

cada uno de los condensadores.

40.37

el voltaje en

35.48

registre

30.31

y

25.48

máximo de 10 volt . Mida

alcanzado un valor

20.48

que se ha

15.29

voltímetro indique

7.3, hasta que el

10.18

como se ilustra en la figura

5

nuevo circuito con una fuente de corriente directa DC

16 14 12 10 8 6 4 2 0 0

a. Conecte los dos condensadores en serie y alimente éste

segundos y llene la tabla respectiva. b. Elabore sendas gráficas para los condensadores del numeral 7.5.1, tomando el logaritmo natural del voltaje contra el tiempo y de sus pendientes, encuentre cadavalor de carga):RC , a partir de la relación (recuerde que el voltaje es proporcional a ladonde

ANÁLISIS Y GRÁFICOS a. Con los datos del numeral 7.5.1 literales e. y g. Construya

12 10 8 6 4 2 0 0 20 y = 10.317e-0.073x R² = 0.9998

gráficas de voltaje contra tiempo y de ellas,

deduzca cuánto tarda el voltaje en caer a la mitad de

40

60

80

su valor inicial. Compare esta magnitud con el valor de la constante de tiempo. 12 10 8 6 4 2 0

0 20 y = 10.317e-0.073x R² = 0.9998 0 5.37 10.18 15.79 20.48 25.39 30.98 35.68 40.48 45.18 50.68 55.08 60

10 8 6 4 2 0

12 10 8 6 4 2 0 40

60

80

16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 60 -0.138x de la gráfica ln Vcontra t, encuentre c.y =De4.1567e la pendiente R² = 0.9057

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C (recuerde que conoce R).Compare este valor con el marcado en

el

hallazgos.

condensador (puede diferir bastante,

hasta en un 50%, del valor real). Si dispone de un puente universal, mida la capacitancia directamente.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES -

-

PREGUNTAS [6.7]

BIBLIOGRAFÍA

a. Con los datos del numeral 7.5.2 use un programa de mínimos cuadrados (de su calculadora o de un computador)

para encontrar la pendiente de la

gráficaln V contrat . Compare el valor de la intercepción de la recta obtenida con el voltaje inicial. b. ¿Es la capacitancia obtenida en paralelo mayor que cada una de las capacitancias de los condensadores utilizados? Explique su respuesta. c. ¿Cómo se deben combinar las capacitancias de los condensadores individuales para obtener la capacitancia equivalente en paralelo? d. Con los datos del numeral 7.5.3 y empleando una regresión y

el

capacitancia

entre el logaritmo del voltaje

tiempo, determine

la

equivalente de los dos condensadores

conectados en serie. e.

En la asociación serie de capacitores ¿Es la

capacitancia obtenida mayor o menor que la capacitancia de cada uno de los condensadores usados? Explique. f. de

Conforme más capacidad tenga el condensador, más tiempo tardara en descargarse. Dos condensadores de igual capacidad tardan menos en descargarse que si fuera solo uno en el circuito. La medida del voltaje registrada por el voltímetro Leybold desciende al conectar un condensador

¿Cómo se deben combinar las capacitancias los condensadores individuales para obtener la

capacitancia equivalente serie? g. ¿Cómo podría construir un condensador de placas paralelas con una capacitancia de 10 F?. Exprese sus

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GUIA “FISICA EXPERIMENTAL CICLO I”CARLOS ARTURO OLGUIN

Practica7. Universidad Tecnológica de Pereira.

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