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• Abel

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1 1. EXPERIMENTO Nº 2 : Circuitos con condensadores 2. OBJETIVO Aprender a utilizar el software de simulación virtual CircuitMaker, para determinar voltajes, cargas y energías en los condensadores de un circuito. Verificar analíticamente las cantidades físicas que proporciona el software de simulación. 3. TEORÍA Condensadores Un condensador es un dispositivo de un circuito eléctrico que almacena carga eléctrica cuando es conectada a una fuente. Está constituido por dos placas metálicas de formas diversas separadas por un medio dieléctrico (o aislante). El parámetro que lo identifica se denomina capacitancia o capacidad C y su símbolo es ┤├ . Proceso de carga de un condensador En un condensador inicialmente descargado: Q = 0 y VC = Va’ – Vb’ = 0. Ver la figura 2(a). Al conectar el condensador descargado C a una batería o fuente de voltaje Vf, las placas del condensador se cargan con + Q y – Q. Ver la figura 2(b)

Se observa experimentalmente que si se aumenta el voltaje VC, aumentando Vf, entonces también aumenta proporcionalmente la carga Q, es decir que la magnitud de la carga es: Q  CVC (1) En (1) la constante de proporcionalidad C es llamada capacidad del condensador. El valor de C depende de la geometría del condensador.

2 La energía potencial eléctrica U almacenada por un condensador, en Joules es: U

1 Q2 2 CVC  2 2C

(2)

Unidades en el S. I. La carga Q se expresa en Coulombs ( C ) El voltaje V en Voltios (V)  Coulomb    F Volt 

La unidad de capacidad C es el Faradio : C   

Condensadores en serie La capacidad equivalente Ce de dos condensadores se halla con la expresión 1 1 1   C e C1 C 2

(3)

Condensadores en paralelo La capacidad equivalente Ce se calcula con la expresión Ce = C 1 + C 2

(4)

Las fórmulas anteriores se pueden generalizar para n condensadores. 4. EQUIPO Ordenador con el software Circuit Maker 2000 5. PROCEDIMIENTO 1) Entrar en la computadora al software CircuitMaker y ubicar la relación de circuitos experimentales. 2) “Instale” el primer circuito: Exp 01_1 ckt. 3) Con el cursor en RUN se activara la simulación y observara en la pantalla la siguiente ventana: - La ventana muestra las cantidades que debe hallar o medir en este circuito. - El cursor actúa ahora como Medidor de potencial eléctrico V en diferentes puntos del circuito, por ejemplo en el punto A y este valor es escrito como “Parámetro” en la parte inferior de la ventana. También puede medir corrientes y potencias. - También se muestra la posición donde se realiza el RUN. - Repita los pasos anteriores para los otros circuitos

3

6.

C Á L C U L O S

Y RESULTADOS Determine analíticamente las cantidades obtenidas con el medidor en los circuitos que indique el profesor de laboratorio. 7. CUESTIONARIO

SERIE 01: Circuitos con condensadores # figura

descripción del caso

1

a)El voltaje de la fuente V. (en V) Caso 1: b)El voltaje Analizar el sobre C1 (en V) circuito de la c)La corriente figura, (en Amp) donde: V=10V d)La carga en C 1 (en C)

1a 1b 1c 1d

2

a)El voltaje de la fuente V (en V) b)La carga en C1 (en C) c) La carga en C2 (en C) d) La carga en C3 (en C)

2a 2b 2c 2d

Caso 2: Analizar el circuito de la figura, donde: V=10 Voltios.

preguntas

Rpta

4

a) El voltaje sobre C2 (en V) b) La carga en C2 (en C) c) El voltaje sobre C4 (en V) d) La carga en C4 (en C)

3a 3b 3c 3d

4

a)El voltaje de la fuente V2 (en V) b)El voltaje del Analizar el voltímetro (enV) circuito de la c)La carga en C1 figura, (en C) donde: V1=10 d) La carga en Voltios. C2 (en C )

4a 4b 4c 4d

5

a)El voltaje sobre C2 (en V) b)El voltaje sobre C5 (en V) c) La energía en C2 (en J) d) La energía en C5 (en J)

Caso 3: 3

Analizar el circuito de la figura, donde: V=10 Voltios.

Caso 4:

Caso 5: Analizar el circuito de la figura, donde: V=10 Voltios.

5a 5b 5c 5d