CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR EN FUNCIÓN DEL TIEMPO

1.  “CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR EN FUNCIÓN DEL TIEMPO”

Maximiliano Araya O, rol XX.XXX.XXX-X, maximiliano.araya@usm.cl, LUNES 1-2.

Bárbara Morales B, rol 201651549-6, barbara.moralesb@sansano.usm.cl, Mie 5-6.

1. Resumen

En este informe se detalla los resultados del estudio de carga y descarga de condensadores en función del tiempo. Las pruebas se realizaron en circuitos RC para un condensador y una segunda prueba con dos condensadores conectados en paralelo. Además, se determinó la constante de tiempo característico del circuito. Todo lo anterior se realizó ocupando un software que ayudó a registrar mediciones de voltaje y tiempo.

1. Introducción

Los condensadores son dispositivos eléctricos utilizados para almacenar carga eléctrica y están presentes en muchos de los elementos que se ocupan día a día.

El objetivo de esta experiencia corresponde a comprender el tiempo de carga y el de descarga de un condensador y también comprender la relación entre carga y tiempo que se produce para un circuito RC, el que consta de resistencias y condensadores además de una FEM.

Lo que se detalló anteriormente se realizó montando circuitos RC y añadiéndoles un voltímetro el cual midiera la diferencia de potencial que se produce en el capacitor, así utilizando el software GDM-396 Interface fuimos capaces de encontrar un gráfico para el voltaje en función del tiempo tanto para la carga como para la descarga.

1. Objetivos

• Relacionar una resistencia y la capacitancia de un condensador con la constante de tiempo en su carga y descarga.
• Determinar experimentalmente la constante tau o de tiempo para circuitos de dos condensadores en paralelo.
• Determinar los factores que afectan la medición experimental del tau.

1. Marco Teórico

La capacitancia corresponde a la capacidad de un condensador de almacenar carga eléctrica, la cual se interpreta como la razón entre la magnitud de la carga eléctrica y la diferencia de potencia eléctrica, la relación anterior se puede escribir como la siguiente ecuación:

[pic 3]

Donde:

Q: es la carga eléctrica de uno de los conductores.

V: es la diferencia de potencial de los conductores.

Cuando un condensador inicialmente descargado se conecta a una fuerza electromotriz conformado por una resistencia , el condensador comienza a cargarse hasta alcanzar el valor del voltaje que entrega la fuente.[pic 4]

El tiempo que tarda en cargarse un condensador, depende de la capacitancia de este, la resistencia conectada en el circuito y la diferencia de potencial entregada por la fuente; la relación entre estos valores se explicita en la ecuación:

 [pic 5]

Donde:

: corresponde al voltaje entregado por la fuente.[pic 6]

: es la constante de tiempo característico.[pic 7]

La constante de tiempo característico corresponde a una medida de la rapidez con que se carga el capacitor, se representa con la letra griega Tau y relaciona directamente la capacitancia del condensador y la resistencia utilizada en el circuito.

[pic 8]

A partir de la ecuación  y la ecuación  se obtiene una relación entre el voltaje en el capacitor y el tiempo transcurrido, la cual obedece a la siguiente ecuación:[pic 9][pic 10]

[pic 11]

Para el caso de la descarga de un condensador cargado, a través de una resistencia R, se tiene que la carga del capacitor varía según:

      [pic 12][pic 13]

Además, mediante el valor de la carga en función del tiempo y la ecuación (1) se establece la siguiente relación para el voltaje en el proceso de descarga de un condensador:

[pic 14]

1. Desarrollo Experimental

El montaje experimental se subdivide en tres secciones: Materiales, Montaje y Método.

1. - Materiales:

Deben figurar numerados los materiales de laboratorio utilizados en la experiencia, con sus especificaciones técnicas, tales como: error Instrumental, marca y modelo

Nota: Cuando quiera realizar un listado de los materiales ocupados, podrá utilizar la siguiente viñeta:

• Instrumento n°1, modelo, sensibilidad, rango etc.
• Instrumento n°2, modelo, sensibilidad, rango etc.
• Instrumento n°3, modelo, sensibilidad, rango etc.

1. - Montaje

Se debe mostrar un esquema donde figuren las variables geométricas principales del experimento, sistema de referencia, y número del elemento relacionado a la lista de materiales. Puede apoyarse en figuras.

Nota: Para mayor comodidad utilice un esquema donde figuren las variables geométricas principales del experimento

[pic 15]

Figura 1: Esquema donde figuran las principales variables de un experimento.

m: masa.

T: período del péndulo.

θ: ángulo de oscilación.

1. – Método Experimental

Descripción del procedimiento y justificación de este, para desarrollar la experiencia.

Nota 6.1: Esto no significa un paso a paso, sino una redacción coherente y cohesionado con el informe.

1. Datos

En esta sección se publican, de manera formal, los DATOS obtenidos en la experiencia. Éstos pueden ser presentados en Tablas (completas o resúmenes) o Gráficos. Si la tabla excede las 10 mediciones se sugiere colocarla en anexos y ser mencionada en esta parte.

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