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FIAD-UABC. ENSENADA 2016-1

MANUAL DE PRÁCTICAS DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

“Capacitores en circuitos” Practica #6 11 de octubre de 2016 Daniel Ledesma Garcia FACULTAD DE INGENIERÍA ARQUITECTURA Y DISEÑO CARRETERA TRANSPENINSULAR ENSENADA-TIJUANA NUMERO 3917, COLONIA PLAYITAS. Ensenada, B.C., C.P. 22860. Teléfono 646-1750744, Fax 646-1744333. E-mail: [email protected] Abstract. Por medio de ésta práctica se podrá observar cómo es que se carga y se descargan capacitores de diferentes capacidades en un determinado tiempo dependiendo de la resistencia y los condensadores utilizados. . Palabras claves: Resistor, condensador, circuito, tiempo, carga, descarga.

1.- INTRODUCCIÓN

si éste no se emplea de inmediato se autodescarga en unos pocos segundos.

Un condensador es un dispositivo que sirve para almacenar carga y energía. Está constituido por dos conductores aislados uno de otro, que poseen cargas iguales y opuestas. Los condensadores tienen múltiples aplicaciones. El mecanismo de iluminación (« flash ») de las cámaras fotográficas posee un condensador que almacena la energía necesaria para proporcionar un destello súbito de luz. Los condensadores también se utilizan para suavizar las pequeñas ondas que surgen cuando la corriente alterna (el tipo de corriente que suministra un enchufe doméstico) se convierte en continua en una fuente de potencia, tal como la utilizada para cargar la calculadora o la radio cuando las pilas están bajas de tensión. Un capacitor o un condensador que también se le conoce con este nombre, es como una pila y su funcionamiento son muy similar al de esta ya que también son para almacenar energía eléctrica pero de una forma un poco diferente

Durante la carga de un condensador, se transfiere una carga positiva del conductor cargado negativamente al conductor cargado positivamente. Como el conductor pasivo está a mayor potencia que el negativo, la energía potencial de la carga de trasferencia crece. Por ejemplo, si se transfiere una pequeña cantidad de carga q a través de la diferencia de potencial V la energía potencial de la carga se incrementa en qV. Por tanto debe realizarse un trabajo para cargar un condensador. Parte de este trabajo queda almacenado en forma de energía potencial electrostática. Al comienzo del proceso de carga, ls conductores no están cargados. No hay campo eléctrico y ambos conductores están a la misma potencia. Después del proceso de carga, se transfiere de un conductor al otro de la carga Q y la diferencia de potencial es V=Q/C, en donde c es la capacidad.

El capacitor constituye un componente pasivo que, a diferencia de la batería, se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de energía eléctrica, pero no la retiene por mucho tiempo. Su descarga se produce también de forma instantánea cuando se encuentra conectado en un circuito eléctrico o electrónico energizado con corriente. Una vez que se encuentra cargado,

Capacitores en serie: Los circuitos en series están conectados unos después de otros. Estos pueden ser reemplazados por un capacitor que sea equivalente a los que están conectados en serie. Para encontrar el valor de este capacitor existe una fórmula que es: 1/CT = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + 1/C4. (2). Capacitores en paralelo:

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En el caso de los capacitores en paralelo son un poco más diferentes que el de series ya que los terminales de cada lado de los elementos Para encontrar el capacitores equivalente se utiliza la fórmula: CT = C1 + C2 + C3 + C4

donde se conecta el capacitor a la terminal negativa de la pila y se fijo muy bien para que lea el valor del voltaje en la pila llamada Vactual. 2. se comenzó sin voltaje en el capacitor y el cable del interruptor ala circuito desconectado. Cuando el voltaje permanecía en el capacitor, se usó un pedazo de cable para unir los dos extremos del capacitor, quitando la carga restante. Se unió los cables A y B como se muestra en la figura 1 para descargar el capacitor. 3. se cerró el interruptor con el cable. ¿Cómo se puede describir la manera en que cambia el voltaje? El voltaje en los circuitos cambian debido a que el capacitor almaceno una parte de la energía. 4. se conectó un cable entre los puntos A y C del circuito, permitiendo que la carga vaya al resistor. 5. se midió el voltaje de la pila usada en el experimento y se llamó Vactual, se multiplicó el voltaje medido por 0.632121 y y se le llamo Vmax que es el Voltaje máxima y se multiplico el voltaje medido por 0.367879 y se le llamo Vminimo. 6. se repitieron los pasos anteriores pero esta vez se registró el tiempo que tarda en pasar desde 0.0 hasta Vmax mientras se carga el capacitor. Este tiempo se llama Tc (tiempo de carga). También se registró el tiempo que se tarda el voltaje en pasar desde Vactual hasta Vmin mientras se descarga. Este tiempo se llama Td(tiempo de descarga). 7. se cambió el capacitor de 100 ᶣF. se volvieron a repetir los pasos anteriores y se anotaron los resultados en la tabla 1. 4.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

2.- MATERIALES Y MÉTODOS -

1 Placa de experimentación (protoboard). 1 capacitor de 100 microfaradios y 1 capacitor de 330 microfaradios. 1 Resistor de 100 kilo ohm y 1 Resistor de 220 kilo ohm. 1 Multímetro digital, ver (figura 1).

Figura 1: Multímetro digital. Esta práctica se llevó a cabo en el laboratorio exclusivo para la materia, era un lugar especialmente para hacer estos tipos de experimentos y había ninguna distracción alguna que pudiera evitar el desarrollo de esta práctica.

Vactu al= Medi cion 1

PARTE EXPERIMENTAL: 1. se conectó y se armo es circuito mostrado en la figura 2 usando un resistor de 100 kilo ohm y un capacitor de 100 ᶣF.se uso un cable extra en uno de los resortes como un interruptor como se muestra en la figura. Se conectó el multímetro de tal manera que el cable de que el cable negro o tierra este

2 3 Tabla 1. 2

Vmax = Resiste ncia 100 FΩ 100 FΩ 220 FΩ

Vmin=

Tc

Td

Rx C

Capacit ancia 300 ᶣF

11s.

1s.

45.6 8s. 50.6 0s.

0.2 8s. 0.9 2s.

10 v 33 v 22 v

330 ᶣF 100 ᶣF

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8. Ahora repitiendo el paso 1 y 2 pero con los capacitores de 100 ᶣF y 330 ᶣF en paralelo y se anotaron los resultados en la tabla 2. Resistencia 100 kΩ 100 kΩ

Capacitancia

Tc

Td

Rx C 100 ᶣF + 330 0.74 0.45 43 ᶣF en serie Seg. Seg. v 100 ᶣF 330 0.8 0.1 43 ᶣF en Seg. Seg. v paralelo

Tabla 2. DISCUSION: Se observó cómo fue que dependiendo la capacitancia y resistencia de los condensadores, estos variaban en tiempo de carga y descarga. En algunos casos, al momento de cargar era visible la manera en que poco a poco en cuestión de segundos la carga del condensador iba aumentando y de igual manera descargándose. Por otro lado con otros tipos de condensadores de otras capacidades, la carga y descarga de estos era casi imposible medir en un determinado tiempo, debido a que era demasiado rápido, probablemente en cuestión de milisegundos se podían cargar y descargarse. 5.- CONCLUSIONES Es notorio como dependiendo la capacidad de las resistencias y los condensadores estas pueden variar en la carga y descarga de energía de un capacitor. En algunas ocasiones en cuestión de milisegundos se logró percatar como es que los condensadores se cargaban y descargaban de manera instantánea, y en otros casos la carga y descarga era más lenta y ahí era más fácil determinar tiempos más exactos. 6.- BIBLIOGRAFÍA Colsultado en libros 1. Rashid, M. H., González, M. H. R. V., & Fernández, P. A. S. (2004).Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones. Pearson Educación. 2. Leidhold, R., Bossio, G., De Angelo, C., Forchetti, D., & García, Página 3

G. (1997). Generador de inducción autoexcitado con capacitores paralelo-serie. Anales de la VII RPIC, 375-381 3. Vivas, J. H., & Zambrano, J. (1993). Modelación del capacitor serie controlado por tiristores (TCSC) en ATP-EMTP. Memorias de la III Jornada de Ingeniería Eléctrica, 1-6