Imforme De Carga Y Descraga De Capacitores

UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE

FISICA III

CARGA Y DESCARGA DE CAPACITORES

INTEGRANTES:

1. OBJETIVOS:

 Medir experimentalmente la constante de tiempo de un circuito resistor-condensador.

 Comparar la constante de tiempo con el valor calculado de los valores de la resistencia y la capacitancia de los componentes.

 Medir el potencial a través del condensador como una función del tiempo durante los procesos de carga y descarga.

 Ajustar una función exponencial a los datos. Uno de los parámetros de ajuste se corresponde con la constante de tiempo experimental.

 Observar el proceso de carga y descarga de un capacitor a través de una resistencia.

 Realizar mediciones y tabular los valores registrados.

 Trazar las gráficas correspondientes.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

EL CAPACITOR

La corriente que fluye por el genera un campo magnético en el que se almacena energía; sin embargo se considera que el capacitor es un componente de tipo electrostático. Cuando se le aplica un voltaje desarrolla líneas de fuerza electrostática en el, y la energía se almacena en el campo electrostático.

El capacitor más simple consta de dos placas metálicas separadas entre sí por un espacio de aire o algún material aislante.

La razón por la cual se incrementa la carga al introducir un dieléctrico es que la materia (dieléctrico) en presencia de un campo eléctrico se polariza, esto es, producto de las fuerzas sobre las cargas que produce el campo eléctrico, las cargas positivas del material dieléctrico se “acercan” a la armadura negativa del capacitor en tanto que las cargas negativas lo hacen hacia la armadura positiva del capacitor.

Capacitancia de un capacitor de armaduras paralelas La capacitancia entre dos superficies conductoras aisladas es directamente proporcional al área de las superficies enfrentadas y es

inversamente proporcional a la distancia que las separa. La capacitancia también depende de la naturaleza del material que se use como dieléctrico. Constante dieléctrica de un capacitor La constante dieléctrica es el factor adimensional por el cual aumenta la capacidad de un capacitor con dieléctrico con respecto a la capacidad en el vacío (ausencia total de materia) entre las armaduras.

Ke = C

C0

Donde:

C = Capacidad con material dieléctrico entre las armaduras.

Tomando en consideración la figura anterior, la capacidad estará determinada por al siguiente ecuación:

C = ε0 ⋅ K e ⋅

C0 = Capacidad con vacío entre las armaduras. La presencia de dieléctrico limita la diferencia de potencial que se puede aplicar entre las armaduras. Si se excede ese límite, el material dieléctrico se perfora, produciéndose una trayectoria conductora entre las armaduras y un arco eléctrico. Esto se explica debido a que cada material dieléctrico tiene una resistencia ó rigidez dieléctrica característica, que es el valor máximo de voltaje por unidad de longitud que puede soportar el material sin perforarse.

CAPACITANCIA

Se define como la razón entre la magnitud de la carga de cualquiera de los conductores y la magnitud de la diferencia de potencial entre ellos.

La capacitancia siempre es una cantidad positiva y puesto que la diferencia de potencial aumenta a medida que la carga almacenada se incrementa, la proporción Q / V es constante para un capacitor dado. En consecuencia la capacitancia de un dispositivo es una medida de su capacidad para almacenar carga y energía potencial eléctrica.

La capacitancia tiene la unidad del SI coulomb por volt. La unidad de capacitancia del SI es el farad (F), en honor a Michael Faraday.

CAPACITANCIA = 1F = 1 C

Donde:

C = Capacitancia en faradios (F)

Q = Cantidad de cargas en culombios (C)

El farad es una unidad de capacitancia muy grande. En la práctica los dispositivos comunes tienen capacitancia que varían de microfarads a picofarads.

La capacitancia de un dispositivo depende entre otras cosas del arreglo geométrico de los conductores.

Electrodos

Armaduras

V = Voltaje en voltios (V)

“Un capacitor tendrá una capacitancia de 1 faradio cuando almacena una cantidad de 1 culombio de cargas al aplicársele un voltaje de 1 voltio”.

Las armaduras están separadas por un material aislante denominado dieléctrico. Se entiendo por dieléctrico como el material mal conductor a través del cual se ejerce una inducción

eléctrica.

El dieléctrico puede ser aire u otro material aislante como el papel, la mica, la cerámica o un electrolito. La propiedad fundamental de un capacitor es su capacidad ó capacitancia y se simboliza con la letra C. La capacidad se define como la propiedad de los conductores aislados para almacenar carga eléctrica. La cantidad de cargas que un capacitor es capaz de

almacenar es directamente proporcional al área de sus armaduras e inversamente proporcional a la distancia que las separa, s decir, cuanto mayor sea el área de las armaduras y menor sea la distancia que las separa, mayor cantidad de cargas será capaz de almacenar.

Las armaduras de un capacitor se cargan, es decir, almacenan carga eléctrica, en igual cantidad pero de signos opuestos. Así, una armadura queda cargada positivamente y la otra negativamente. Al referirse a la carga de un condensador, se hace referencia a la carga acumulada en una de las dos placas, pero no en ambas. Por ejemplo, si un capacitor tiene una carga acumulada de 20 µC, debe entenderse que en la armadura positiva existen +20 µC y en la armadura negativa haya -20 µC.

Efecto dieléctrico de un capacitor Cuando se aplica diferencia de potencia entre las armaduras de un capacitor se produce un campo eléctrico dirigido de la armadura positiva a la armadura negativa, como se muestra en la siguiente

Armaduras

Dieléctrico

Armaduras

La unidad de medida de la capacitancia es el Faradio y se simboliza con la letra F.

Cuando se introduce un dieléctrico distinto que el aire, las cargas acumuladas en las armaduras aumenta. Si la carga aumenta y el voltaje

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