Laboratorio N° 3 presentado al docente Gonzalo Becerra, en la asignatura Electricidad y Magnetismo

PRACTICA N° 3 ELEMENTOS CAPACITIVOS

MAYERLIN HURTADO PLÁCERES

ERICK FELIPE PEREZ

CRISTIAN ORDOÑEZ

Laboratorio N° 3 presentado al docente Gonzalo Becerra, en la asignatura

Electricidad y Magnetismo

2017

UNIVERSIDAD LIBRE SECCIONAL CALI

PRACTICA N° 3 ELEMENTOS CAPACITIVOS

1. MARCO TEÓRICO

Un condensador o capacitor es un dispositivo compuesto de dos materiales conductores y separados por un medio dieléctrico. El es de gran uso en la electricidad y la electrónica para almacenar carga eléctrica, energía eléctrica, en circuitos oscilantes resonantes, como filtros pasa altos y pasa bajos, etc. Al aplicar una diferencia de potencial [pic 1]entre sus placas (las armaduras conductoras) se lleva a cabo un proceso de acumulación de carga eléctrica [pic 2]

Una propiedad característica de estos dispositivos es la capacitancia [pic 3]la cual se define de la forma

                                                                  [pic 4]                                                             (1)

La capacitancia [pic 5]es independiente de la carga [pic 6]y de la diferencia de potencial [pic 7]ya que estos últimos son proporcionales. Es decir, a mayor [pic 8]más carga [pic 9]se acumula, y viceversa.  Entonces, [pic 10]depende de las propiedades geométricas del dispositivo y las características eléctricas del material dieléctrico que separa las placas. Por ejemplo, entre las placas de aluminio, se puede colocar materiales cerámicos, mica, poliéster, papel, aire, o una capa de óxido de aluminio obtenido por electrólisis. En el sistema internacional de medidas la capacitancia se mide en faradios f.

La energía almacenada en un condensador [pic 11]con carga acumulada [pic 12]y diferencia de potencial [pic 13]es igual a

                                                             [pic 14]                                           (2)

Cuando se conectan dos condensadores [pic 15]y [pic 16]en serie como se muestra en la Fig. 1(a), se obtiene una capacitancia equivalente de la forma

                                                                     [pic 17]                                                (3)

Mientras que al conectar dos condensadores [pic 18]y [pic 19]en paralelo como se muestra en la Fig. 1(b), se obtiene una capacitancia equivalente de la forma

                                                                      [pic 20]                                                 (4)

En la presente práctica el estudiante se familiariza con las conexiones de condensadores en serie y paralelo verificando el cumplimiento de la ley de conservación de la carga y de la energía. Así mismo, se comprueba que en serie todos los condensadores tienen la misma carga y en paralelo tienen en común el voltaje.

1. PROCEDIMIENTO

1. Conecte un capacitor a la fuente de voltaje D.C. Recuerde que el capacitor electrolítico tiene polaridad y un voltaje de ruptura [pic 21]

1. Desconecte de la fuente el capacitor y una sus terminales. ¿Qué observa?.

1. Conecte de nuevo un capacitor a la fuente de voltaje D.C. y después descárguelo a través de los terminales de un miliamperímetro. ¿Qué observa?.

1. Construya el circuito de la Fig. 2(a) utilizando un condensador [pic 22]y un voltímetro V. Anote la diferencia de potencial entre los terminales del capacitor y calcule la carga acumulada [pic 23]y la energía almacenada [pic 24]en él. Desconecte el voltímetro y el capacitor [pic 25]de la fuente, de tal forma que el capacitor no se descargue.
2. Ahora conecte en paralelo el capacitor [pic 26]cargado con dos capacitores descargados [pic 27]y [pic 28]como se muestra en la Fig. 2(b). Mida la diferencia de potencial entre los puntos marcados ab, cd y ef. Realice las mediciones rápidamente y no deje conectado el voltímetro al circuito. Registre sus datos en la Tabla No 1. Calcule la capacitancia equivalente y la carga acumulada en cada capacitor.

1. Compare la suma de las cargas finales [pic 29][pic 30] y [pic 31]en los capacitores [pic 32] y [pic 33]respectivamente, con la carga inicial [pic 34]del capacitor [pic 35] Así mismo, compare la suma de las energías en cada capacitor de la Fig. 2(b) con la energía inicial [pic 36]del capacitor [pic 37]¿Qué observa?. Explique.

[pic 38]

Fig. 2 Conexión de capacitores. (a) El condensador [pic 39]se carga con una batería.  (b) El condensador [pic 40]se conecta en paralelo con dos condensadores descargados.  

1. Ahora cargue de nuevo el capacitor  [pic 49]con la fuente D.C. Construya el circuito de la Fig. 3, en el cual dos capacitores [pic 50]y [pic 51]están descargados y en serie, pero al mismo tiempo conectados en paralelo con [pic 52]Mida las diferencias de potencial entre los terminales de cada capacitor, es decir, ad, db y ef. Registre sus datos en la tabla No 2. Compare la suma de las diferencias de potencial [pic 53]con el voltaje [pic 54]¿Qué observa? Explique.

1. Calcule las cargas en cada capacitor y sus respectivas energías en el circuito de la Fig. 3(b). Determine la capacitancia equivalente y su carga. ¿Qué observa?. Explique.  

[pic 55]

         Fig. 3 Conexión en paralelo de un capacitor cargado [pic 56]con dos descargados en serie

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