CARGA Y DESCARGA DE CONDENSADORES

Guía de Laboratorio de Física II Nº 3

“Carga y Descarga de los Condensadores”

Perez Bravo, Keyth Whynny

Introducción:

-En palabras simples un circuito eléctrico es el camino por el cual fluye la corriente eléctrica, la cual sale de una fuente de poder, pasa a través de resistencias condensadores, diodos, o cualquier elemento que contenga el circuito y regresa al punto de partida. De otra forma, un circuito eléctrico está compuesto por dos importantes implementos, una fuente de poder, y elementos que ocupan la energía eléctrica.

-En nuestro caso de hoy utilizaremos un condensador, elemento del cual a continuación lo explicaremos y analizaremos brevemente.

Objetivos:

- En esta práctica se estudia el comportamiento de los circuitos RC, para ello se obtendrán las leyes de la intensidad y la carga en función del tiempo, y se compararán con los obtenidos teóricamente.

- Encontrar la relación existente entre la carga del condensador y la descarga del condensador con respecto al tiempo, el comportamiento que experimenta el condensador con respecto a la carga y descarga de voltaje durante el tiempo.

-Encontrar la relación matemática existente entre el tiempo transcurrido con respecto a la carga y con respecto a la descarga de un condensador

-La relación existente que hay entre la carga y la descarga de un condensador

Materiales y equipos:

Nº DESCRIPCION CANTIDAD

01 Fuente de alimentación regulable 01

02 Multímetro digital (BK PRECISION) 01

03 Protoboard 01

04 Cables con conectores mordaza-cocodrilo 02

05 Cables de extensión 01

06 Resistencia de 10K , 01

07 Condensador Electrolítico de 1000F 01

08 Condensador Electrolítico de 2200F 01

09 Pequeños cables conectores 06

10 Cronometro 01

Fundamento Teórico:

Condensador

-Es un sistema pasivo que almacena carga y energía eléctrica al someterlo a una diferencia de potencial entre sus placas.

La carga, q, almacenada en cada una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial, VC, entre las mismas y a la relación entre la carga y la tensión se le denomina capacidad del condensador, C.

-En el Sistema Internacional de unidades se mide en Faradios, F

1Faradio=

-De la misma forma que acumula carga y energía, también puede liberarla. El condensador actúa como una fuente de tensión, igual a la tensión entre sus placas, produciendo una corriente eléctrica mientras se descarga.

Carga del condensador:

-Consideremos el circuito serie de la figura 2 en el que condensador, C, está inicialmente descargado. Al cerrar el interruptor, se establece una intensidad de corriente, i, y el condensador se empieza a cargar estableciéndose entre sus armaduras una diferencia de potencial, VC, opuesta a la del generador, Vε, que es constante. Cuando la diferencia de potencial del condensador se hace igual a la de generador (VC =Vε), la corriente cesa (i =0) y el condensador adquiere su carga máxima (qmáx=C•VC = C•Vε).

-Se demuestra que durante la carga del condensador tanto la diferencia de potencial entre placas del condensador, VC, como la carga, q, del condensador aumentan con el tiempo mientras que la intensidad de corriente disminuye.

Donde:

*VC (t) es la tensión del condensador en el instante t

*q (t) es la carga del condensador en el instante t

*I (t) la intensidad de corriente que circula por el circuito en el instante t.

*Vε es la tensión de la fuente

*R es la resistencia eléctrica del circuito

*C es la capacidad del condensador

-El producto RC es la constante de tiempo o tiempo característico del circuito, τττ:

τττ = RC

-Y representa el tiempo que tarda el condensador en adquirir el 63% de su carga final de equilibrio.

Descarga del condensador.

-Consideremos ahora el condensador, ya totalmente cargado con una carga q0, conectado en serie con una resistencia R (Figura 3). Entre las placas del condensador, debido a la carga acumulada, existe una cierta diferencia de potencial. Si la carga fue completa, dicha diferencia de potencial debería coincidir con Vε, dentro del margen de precisión del polímetro. Al cerrar el interruptor, se establece una corriente eléctrica, i, el condensador se descarga y la diferencia de potencial entre sus armaduras disminuye.

-En este caso, tanto la intensidad, i, como la carga instantánea, q (t), y la diferencia de potencial del condensador, VC, disminuyen.

Procedimiento:

*Bosquejo del experimento:

-Para el siguiente experimento se utilizo una placa para poder armar circuitos, la cual estaba constituida por pequeños orificios unidos entre sí por una placa metálica que iba por debajo de esta, en estos orificios se insertaban los elementos y conductores para que la corriente pudiera fluir.

-También a la placa le conectamos una fuente de poder, una resistencia.

-La fuente de poder entregaba una cantidad de energía constante.

-Para medir los tiempos ocupábamos un computador el cual nos iba dando la suma de los tiempos.

-Para poder medir cuanto se había cargado o descargado el condensador se utilizo un multímetro digital, el cual marcaba los diferentes voltajes que presentaba el condensador, ya sea cargando o descargando.

*Métodos de Medición:

-Para medir las variaciones de Voltaje que experimentaba el condensador se tomo intervalos irregulares cuales quiera, y en cada intervalo de tiempo o cada vez que se tomaba el tiempo se anotaba el voltaje que presentaba el multímetro digital, este procedimiento se cumplió desde que se iniciaba la carga, hasta que se cargaba completamente.

-Para el caso de la descarga, se tomaba como t=0 cuando el condensador estaba cargado completamente y se desconectaba de la fuente de poder, hasta que el condensador quedaba totalmente

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