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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRICA

GRUPO No 01

CURSO: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

TEMA: PRACTICA DE LABORATORIO N.3 “CARGA Y DESCARGA DE LOS CONDENSADORES”

PROFESOR: ING. FREDY CASTRO SALAZAR

INTEGRANTES: CASTILLO CACEDA JOHAN CESAR

1313120339

CARHUAPOMA ELEFONIO EDGAR

1313120508

GUZMAN ALVA PEDRO SEBASTIAN

1323110162

MEZA RETAMOZO DARWIN MITCHEL

1323120062

OLIVERA ESTRADA FERNANDO

1313120597

FECHA DE ENTREGA:

05-05-2015

PRACTICA DE LABORATORIO N.3 – ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 1

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ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO (L)

CARGA Y DESCARGA DE LOS CONDENSADORES

Objetivo 

Efectuar pruebas que permitan diagnosticar el estado de los condensadores



Estudio de la variación del voltaje y la corriente durante el proceso de carga y descarga de un condensador



Estudio sobre los voltajes establecidos en un circuito en serie con condensadores

Materiales y equipos a utilizarse -01 -01 -01 -01 -01 -01 -02 -02 -06 -01

Fuente de alimentación regulable DC Multímetro analógico Multímetro digital Protoboard tipo regleta condensador electrolítico 2200 μF – 16 V condensador electrolítico 1000 μF – 16 V Resistencias de 10kΩ Cables banana - cocodrilo Cables de conexión calibre 22 cronometro

FUNDAMENTO TEORICO CONDENSADOR Un condensador

eléctrico o capacitor es

en electricidad y electrónica,

capaz

de

un

dispositivo pasivo,

almacenar

utilizado

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.

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Procedimiento PRUEBA DE CONDENSADOR Use el multímetro analógico en la función de ohmímetro y coloque el selector de rangos a la posición R x100. Esta escala es la adecuada para comprobar el estado del condensador proporcionado.

Conecte el condensador al multímetro. Al conectar las puntas de prueba con el condensador la aguja del multímetro debe deflexionar rápidamente hacia cero y luego retornar lentamente a su posición de reposo (infinito). Esta prueba se realiza cambiando alternativamente la polaridad del condensador conectado al multímetro. Los posibles resultados y diagnósticos respectivos sobre el estado del condensador son los siguientes:

  

Si la aguja se mantiene en reposo (no se mueve), entonces el condensador está abierto y debe ser reemplazo Si la aguja se detiene durante la deflexión, entonces el condensador presenta fugas y debe ser reemplazado Si la aguja se mantiene en cero, entonces el condensador esta cortocircuitado

C

C Figura 1(a)

Figura 1(b)

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VARIACION DEL VOLTAJE EN EL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA Y DESCARGA ¡Precaución!: antes de encender la fuente regulada de DC para energizar un circuito, verifique que el voltaje de salida sea cero (perilla izquierda girada totalmente en sentido anti horario) Arme el circuito. Regule la salida de la fuente a 10V y conecte. Tome nota de la lectura en el amperímetro

I = 1 mA 10KΩ

FIG.2

Conecte el condensador COMPLETAMENTE DESCARGADO (hacer un contacto entre sus bornes) en el circuito anterior. Tenga presente la polaridad del condensador para evitar destruirlo. Deje suelto en cable conector y encienda la fuente. Voltímetr o Digital DC 10 V b

10KΩ

Cable Conector

C=2,200µF

a FIG.3

CARGA: Conecte un extremo del cable conector al punto “a” y observe el voltímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos (TABLA 1). Luego de 120 segundos, no desconecte el circuito aún, sino siga controlando el tiempo hasta que el condensador se cargue totalmente (tTotal de carga), es decir, hasta que su voltaje tome su valor máximo (10V). Si en 5 minutos no llega a 10V,

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considerar que alcanzó su carga total y anotar el valor alcanzado en ese tiempo.

TABLA 1 VARIACION DEL VOLTAJE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

t(seg) Vc(lectura 1) Vc(lectura 2) Vc(promedi o)

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 3,4 5,6 7,0 8,0 8,5 9,0 9,3 9,4 9,5 9,6 0 3 9 5 4 9 0 2 9 6 7 3,4 5,7 7,0 8,0 8,6 9,0 9,2 9,4 9,5 9,6 0 6 1 9 6 3 3 9 7 8 5 3,4 5,7 7,6 8,0 8,6 9,1 9,3 9,4 9,5 9,6 0 5 0 5 5 1 5 0 8 7 6

110 9,7 2 9,7 1 9,7 2

120 9,75 9,81 9,746

Grafica Vc vs t 12 10 8 Voltjade del condensador -Vc (V)

6 4 2 0 0

20 40 60 80 100 120 140 Tiempo-t (s)

Retire el cable conector del punto “a”. Tome nota de lo que indica el voltímetro. DESCARGA: Con el condensador ya cargado totalmente, conecte el extremo del cable conector al punto “b” y observe el voltímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos (TABLA II). Luego de 120 segundos, no desconecte el circuito aún, sino siga controlando el tiempo hasta que el condensador se descargue totalmente

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(tTotal de descarga), es decir, hasta que su voltaje tome su valor mínimo (0V).

TABLA 2 VARIACION DEL VOLTAJE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA t(seg) Vc(lectura 1) Vc(lectura 2) Vc(promedi o)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 1 6,4 4,2 2,7 1,8 1,2 0,5 0,3 0,2 0,1 0 7 5 7 5 7 0,80 5 7 6 8 1 6,4 4,2 2,7 1,8 1,2 0,5 0,3 0,2 0,1 0 5 3 5 3 5 0,77 1 5 4 6 1 6,4 4,2 2,7 1,8 1,2 0,78 0,5 0,3 0,2 0,1 0 6 4 6 4 6 5 3 6 5 7

110 0,1 3 0,1 1 0,1 2

Grafica Vc vs t 12 10 8 Voltjade del condensador -Vc (V)

6 4 2 0 0

20 40 60 80 100 120 140 Tiempo-t (s)

* Teóricamente:

tTotal de carga = tTotal de descarga.

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120 0,09 0,08 0,08 5

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CORRIENTE DURANTE LA CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR Amperímetro Digital DC

Fuente

FIG.4

10 V

10KΩ

Cable Conector

C=2,200µF

Arme el circuito de la FIG. 4 . Asegúrese que el condensador se halla completamente descargado. No conecte el cable conector. CARGA: Conecte un extremo del cable conector al punto “a” y observe el amperímetro, tomando nota de su lectura cada 10 segundos (TABLA III). No desconecte el circuito aún, hasta que el condensador se cargue totalmente, es decir, tTotal segundos. TABLA 3 VARIACION DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA t(seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Ic(lectura 0,6 0,4 0,2 0,1 0,0 1) 1,01 1 6 6 7 0,1 6 0,04 0,03 Ic(lectura 0,6 0,1 0,0 2) 1 3 0,5 0,3 9 0,09 6 0,05 0,04 Ic(promed 1,00 0,6 0,4 0,2 0,1 0,09 0,0 0,04 0,03 io) 5 2 8 8 8 5 6 5 5

10 11 12 90 0 0 0 0,02 0,0 0,0 0,0 5 2 1 1 0,0 0,0 0,0 0,03 2 1 1 0,02 0,0 0,0 0,0 75 2 1 1

Grafica I vs t

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1.2 1 0.8 Intensidad de corriente-I 0.6 (A) 0.4 0.2 0 0

20 40 60 80 100 120 140 Tiempo-t (s)

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TABLA 4 VARIACION DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA t(seg)

0

10

Ic(lectura 1)

0,91 0,58

Ic(lectura 2)

0,92 0,61 0,91 0,59 5 5

Ic(promed io)

20 30 40 0,4 4 0,25 0,18 0,4 6 0,26 0,17 0,4 0,25 0,17 5 5 5

50 60 70 80 90 100 110 120 0,0 0,03 9 -0,06 2 -0,026 0,019 0,01 0,01 0 0,0 9 0,065 0,05 -0,039 0,028 0,02 0,01 0 0,0 0,062 0,04 - 0,023 0,01 9 5 1 0,0325 5 5 0,01 0

GRAFICA I vs t 0 -0.1 0

20 40 60 80 100 120 140

-0.2 -0.3 -0.4 Intensidad de corriente-I -0.5 (A) -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 -1 Tiempo-t (s)

VOLTAJES EN CIRCUITO SERIE CON CONDENSADORES Utilizando el voltímetro digital observe como varían los voltajes en los condensadores y la resistencia ¿Cuál crece y cual decrece? TABLA 5 Vresistencia Vc1 Vc2 Vfuente

24,2mV 4,44V 5,5V 10V

Condensador 1 (C1) =2200 μF Condensador 2 (C2) =1000 μF

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El capacitor 1 va aumentando El capacitor 2 va decreciendo Resistencia decrece rápidamente

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CUESTIONARIO 1-Defina que es un condensador y explique cómo está constituido. 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, 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.

2-Describa como está construido un condensador electrolítico y cuáles son sus usos Los condensadores electrolíticos de aluminio se construyen a partir de dos tiras de aluminio, una de las cuales está cubierta de una capa aislante de óxido, y un papel empapado en electrolito entre ellas. La tira aislada por el óxido es el ánodo, mientras el líquido electrolito y la segunda tira actúan como cátodo. Esta pila se enrolla sobre sí misma, ajustada con dos conectores pin y se encaja en un cilindro de aluminio. Son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua. Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia.

3-Que parámetros se debe especificar cuándo se desea comprar un condensador Todo condensador tiene dos parámetros, el Voltaje y el Faradio. Por ejemplo: 50 voltios significa que es a esa tensión (máxima) que puedes conectar el condensador. También lo puedes conectar a una tensión (voltaje) menor pero no a mayor, pues se daña. Comúnmente un condensador con este voltaje, se conecta en tensiones entre 12 y 35 voltios. El Faradio, (que corrigiendo, es: microfaradios uF) significa la capacidad para almacenar energía. A más microfaradios, más tiempo le tarda la energía almacenada. A menos microfaradios, menos tiempo. 4-Se puede hacer la prueba de un condensador con el ohmímetro digital El condensador es electrolítico, colocas cualquier Multímetro analógico o digital en un valor de medición de resistencia, al colocar cada punta del

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multímetro en las puntas del capacitor ,la aguja o el valor (si es digital) ascenderán al valor máximo y luego irá descendiendo paulatinamente hasta "0", inviertes las puntas y volverá a ocurrir lo mismo, el condensador funcionacorrectamente. si la aguja o valor sube pero no desciende ,el condensador está en corto . si la aguja o el valor no suben ,seguramente está cortado alguno de los terminales dentro del condensador.

5-En su experimento qué función cumple el resistor de 10KΩ colocado en el circuito de carga del condensador En los circuitos electrónicos tiene muchas aplicaciones, no tan solo limitar el paso de corriente en un circuito, sino que ademas haciendo un arreglo de resistencia podes provocar caidas de tension a valores deseados. Junto con otros componentes, como son los capacitores forman filtros de frecuencias. 6-Como podría hacer que la carga del condensador de 2200 μF sea más lenta o más rápida Para que la carga del condensador sea lenta tendría que aumentar la resistencia en cambio para que sea rápida la carga tendría que disminuir la resistencia. 7-calcule teóricamente el voltaje en su condensador de en el instante t=40s y compárelo con el valor obtenido en su tabla 1 En la tabla 1 experimentalmente se observa que el voltaje del condensador promedio es de 8.05 V Teóricamente −t /RC

Vc=ε (1−e

)

Donde

ε

=10V

R= 10KΩ C=2200 μF Reemplazando en la ecuación Vc=8.377V Los valores son casi semejantes

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8-Con los valores de voltaje en el condensador de su tabla 1 deduzca una tabla igual para los voltajes en la resistencia y grafique la curva Vr vs. t

ε =Vr+Vc Donde: ε es voltaje de la fuente = 10V Vr es voltaje de la resistencia Vc es voltaje del condensador Se obtiene la siguiente tabla TABLA VOLTAJE DE LA RESITENCIA t(se g) Vr

10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 110 120 1 6,2 3,96 2,47 1, 1,03 0,5 0,43 0,28 0,19 0,1 0,09 0,06 0 9 5 5 6 5 6 5 5 5 3 5 5

GRAFICA VOLTAJE DE LA RESISTENCIA (Vr) vs.TIEMPO (t) 12 10 8 Voltaje de resitencia-Vr (V)

6 4 2 0 0

20

40

60

80 100 120 140

Tiempo-t(s)

9-Calcule el tiempo de carga del condensador de su circuito y compárelo con el tomado de su experimento Teóricamente el voltaje del condensador es:

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−t /RC

Vc=ε (1−e

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)

Teóricamente el voltaje del condensador (Vc) es igual al voltaje de la fuente (ε) entonces:

1=e−t / RC

ec. 2

Donde: La resistencia (R) es 10KΩ La capacitancia (C) es 2200 μF ; lo remplazamos en la ecuación 2 t ≈ 120s lo cual lo hace un tiempo infinito para el condensador

10-¿En la práctica le resulto igual el tiempo de carga al tiempo de descarga? ¿A qué se debe esto? Se debe a que almacena una cierta cantidad de energía en un determinado tiempo lo cual al descargarse empleara el mismo tiempo requerido 11. Con los datos de la tabla 5 calcule la carga almacenada en cada uno de los condensadores ¿Qué se puede concluir respecto de la carga en condensadores conectados en serie? La carga de un condensador se halla la capacitancia del condensador entre el voltaje del condensador

Q=

C V

De la tabla 5 la capacitancia 1 es 2200 μF y su voltaje es 4.44V Reemplazando en la ecuación anterior la carga es: Q =495.5 μC La capacitancia 2 es 1000 μF y su voltaje es 5.5V Reemplazando en la ecuación anterior la carga es: Q =181.82 μC

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CONCLUCIONES 

Reconocer si el condensador está en buen estado con ayuda del ohmímetro analógico



Saber el uso del condensador



Observar las variaciones de carga y descarga del condensador



Comprobar en la practica la teoría de cómo se halla el voltaje del condensador en su carga y en su descarga



Observar las variaciones de la corriente del condensador en su carga y descarga



Notar y comprobar que el tiempo de carga y descarga son iguales



Realizar y armar circuitos con los condensadores y resistores

OBSERVACIONES  



El tiempo de carga es menor al tiempo de descarga y esto es debido a la resistencia que oponen los cables utilizados En la variación de corriente del condensador durante su carga la intensidad de corriente es positiva mientras en la variación de corriente del condensador durante su carga la intensidad de corriente es negativa. En el voltaje del circuito en serie con los dos condensadores el voltaje del capacitor uno aumenta, en el capacitor dos disminuye y en la resistencia decrece rápidamente.

BIBLIOGRAFIA   

http://espanol.answers.yahoo.com/question/index? qid=20071226193839AAntN6B http://www.ehowenespanol.com/comprobar-condensadoreselectroliticos-como_139851/ http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico

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