Informe Capacitancia RESUMEN

Carga y descarga de un condensador

Estudiante: Cristian Nicolás Rodríguez González

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Escuela de Física

Profesor: Nicanor Poveda Tejada
Charging and discharging a capacitor

RESUMEN

En esta práctica se busca conocer las propiedades de los capacitores, específicamente el proceso de carga y descarga de un condensador con respecto al tiempo. Para esto se arma un circuito RC conectado a una fuente de voltaje, seguido a esto, dependiendo de la configuración del circuito se observa como el capacitor se carga o descarga, y mediante la toma de datos y el uso del programa Origin 7, se determina que la carga y descarga del capacitor se realiza de forma exponencial, situación que concuerda con la teoría y nos permite comprobarla.

ABSTRACT

In this practice we seek to know the properties of capacitors, specifically the process of loading and unloading a capacitor with respect to time. For this, an RC circuit connected to a voltage source is assembled, followed by this, depending on the configuration of the circuit it is observed how the capacitor is charged or discharged, and by taking data and using the Origin 7 program, it is determined that the loading and unloading of the capacitor is done exponentially, a situation that agrees with the theory and allows us to check it.

INTRODUCCIÓN

Un condensador es un sistema que almacena energía en forma de un campo eléctrico. En su forma más simple, un condensador consiste en un par de placas de metal paralelas separadas por aire u otro material aislante, y es de gran importancia en electricidad y electrónica por la numerosa cantidad de aplicaciones que llega a tener; es por esta razón que el análisis para conocer cómo se carga, el tiempo empleado y cómo se descarga son características muy importantes para poder utilizarlas en temas posteriores.

Su aplicación es muy frecuente en temporizadores y circuitos electrónicos.^[1]

MARCO TEÓRICO

Capacitancia

La diferencia de potencial V entre las placas de un condensador es directamente proporcional a la carga Q en cualquiera de ellas, por lo que la relación Q / V es siempre la misma para un condensador en particular. Esta relación se denomina capacitancia C del condensador:[pic 2]

La unidad de capacitancia es el faradio (F), donde 1 faradio = 1 culombio / voltio.

 Como el faradio es demasiado grande para fines prácticos, el microfaradio y el picofaradio son comúnmente utilizados.

Cuando un condensador se está cargando en un circuito como en la imagen 1, en cualquier momento el voltaje Q / C a través de él está en la dirección opuesta a la tensión de la batería V y por lo tanto tiende a oponerse al flujo de carga adicional.  Por esta razón, un condensador no adquiere su carga final en el instante en que se conecta a una batería u otra fuente de fem. La diferencia de potencial neto cuando la carga en el condensador es Q es V - (Q / C), y la corriente es entonces:

[pic 3] Ec. (1)

[pic 4]

Imagen 1 (Circuito eléctrico de carga)

Fuente (2).

La fórmula que gobierna el crecimiento de la carga en el circuito de la imagen 1 es:

[pic 5]Ec. (2)

donde Q 0 es la carga final CV y T es la constante de tiempo RC.

Cuando un condensador cargado se descarga a través de una resistencia, como en la imagen 2, la disminución de la carga se rige por la fórmula:

[pic 6] Ec. (3)

donde nuevamente T = RC es la constante de tiempo.  Cuanto menor es la constante de tiempo T, más rápidamente se puede cargar o descargar un condensador.^[2]

[pic 7]

Imagen 2 (Circuito eléctrico de descarga)

Fuente (2).

 Montaje experimental.

1.  Para empezar se necesita un capacitor, una protoboard, resistencias eléctricas, cables de conexión, fuente de voltaje y multímetro.

2.  Para el proceso de carga se realiza en la Protoboard un circuito, como se muestra en la imagen 1, mientras que en el proceso de descarga el circuito debe ser amado como en la imagen 2.

3. Realizados los montajes, se conecta la fuente de voltaje, con un diferencial de potencial de 10 a 20v, o que no supere la capacidad del capacitor.

4. En el circuito montado para la descarga del condensador, se aplica el voltaje al capacitor y seguido a esto se desconecta, desde este momento se empieza a medir los tiempos correspondientes para cada unidad de voltaje.

5. Similar al procedimiento del circuito de descarga, se arma un circuito para el proceso de la carga, pero en este caso se conecta la fuente de voltaje, y se toman los tiempos para el aumento de cada unidad de voltaje.

6. Se analizan y grafican los datos obtenidos.

[pic 8]

Imagen 3. Montaje experimental.

Fuente propia.

Resultados

Luego de realizado el procedimiento, y con los datos registrados en la tabla 1, mediante el programa Origin 5, se realizan las respectivas gráficas y se obtienen los valores de Chi Cuadrado y de la varianza, que nos permiten analizar adecuadamente la veracidad de los resultados obtenidos.

1. Descarga condensador, con 20v. [pic 9]

[pic 10]

Chi cuadrado=0,01863

R cuadrado= 0,99951

En esta parte se cambió la resistencia, por una de colores –café, negro, naranja que tiene un valor de 10 kOhms.

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