PRACTICA DE CONDENSADORES

RESUMEN

En la el siguiente reporte de laboratorio, se va a tratar el comportamiento de un condensador en corriente alterna, tanto teórico como practico.

Sabemos que un condensador es un dispositivo que almacena energía en forma de campo eléctrico, y que esta energía puede ser utilizada cuando se requiera; pero a diferencia de una batería o alguna fuente de CD, esta no puede entregar mucha carga en tiempos largos, prácticamente la descarga de un condensador es muy rápida a diferencia de una pila.

Un condensador en CD, se comporta en cierto modo como un circuito abierto, pero también en ciertos casos un condensador puede ser una fuente que proporcione corriente en un corto periodo de tiempo.

Un condensador en CA, se comporta muy diferente a la continua, ya que el cambio constante de la polaridad en corriente alterna hace que el condensador conduzca corriente alterna. Prácticamente no conduce de manera física si no que es más un fenómeno campo eléctrico que hace que dicho dispositivo pueda conducir corriente.

Los condensadores presentan un material dieléctrico que se opone al flujo eléctrico, esta oposición se llama reactancia capacitiva Xc, lo cual su valor se encuentra en Ohm. Esta reactancia cambia dependiendo del valor del condensador y su frecuencia. En esta práctica se tratara mucho este concepto.

FUNDAMENTO TEORICO.

La Capacitancia es la propiedad de un capacitor de oponerse a toda variación de la tensión en el circuito eléctrico. Usted recordará que la resistencia es la oposición al flujo de la corriente eléctrica. También se define, a la Capacitancia como una propiedad de almacenar carga eléctrica entre dos conductores, aislados el uno del otro, cuando existe una diferencia de potencial entre ellos.

El Capacitor está diseñado para tener Capacitancia.

Los factores que determinan la Capacitancia de un Capacitor simple son:

a) el área de las placas

b) la separación entre las placas

c) el material del dieléctrico

La Capacitancia es directamente proporcional al área de las placas y a la constante dieléctrica del material dieléctrico utilizado e inversamente proporcional a la distancia de separación de las placas

C=k [pic 1]

Donde: C = Capacitancia en μf (Micro faradios)

A = Área de las placas, cm2

D = Distancia de separación de las placas, en cm.

Condensador en serie

[pic 2]

Condensador en paralelo

[pic 3][pic 4]

Comportamiento de un capacitor en CD

Si se conecta una batería a un capacitor, circulará por él una corriente continua. Circula una corriente de los terminales de la fuente hacia las placas del capacitor.

El terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa superior y la carga positivamente.

El terminal negativo llena de electrones la placa inferior y la carga negativamente.

El flujo de electrones carga las placas del capacitor. Esta situación se mantiene hasta que el flujo de electrones se detiene (la corriente deja de circular) comportándose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua (no permite el paso de corriente). Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua.[pic 5]

La corriente que circula y que se comenta en anteriores párrafos es una corriente que varía en el tiempo (corriente que si puede atravesar un capacitor), desde un valor máximo a un valor de 0 amperios, momento en que ya no hay circulación de corriente. Esto sucede en un tiempo muy breve y se llama “transitorio”.

Comportamiento de un capacitor en CA

Si en lugar de emplear una batería suministradora de corriente directa (C.D.) para cargar el capacitor, lo conectamos a una fuente de fuerza electromotriz (F.E.M.) de corriente alterna (C.A.), se establecerá un efecto ininterrumpido de “carga-descarga” entre las dos placas o armaduras que lo compone, así como la circulación de una corriente eléctrica, también alterna. La cantidad de veces que esta variación se produce en un segundo, dependerá de la frecuencia o hertz (Hz) que posea la fuente de corriente alterna donde se encuentra conectado el capacitor. Sin embargo, aunque en este caso el dieléctrico impide también que la corriente alterna pase directamente de una placa a la otra del capacitor, debido al constante cambio de polaridad que se produce indistintamente en las dos placas la corriente puede fluir a través del circuito externo sin necesidad que los electrones atraviesen el dieléctrico.

Otra característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el voltaje que aparece en los terminales del mismo está desfasado o corrido 90° hacia atrás con respecto a la corriente que lo atraviesa.

Este desfase entre el voltaje y la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de voltaje entre sus terminales.

Al aplicar voltaje alterno a un capacitor, éste presenta una oposición al paso de la corriente alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva (Xc) y se puede calcular con la ley de Ohm XC = V / I, y con la fórmula:

XC = [pic 6]

Donde:        
XC= reactancia capacitiva en ohmios
f = frecuencia en Hertz (Hz)
C = capacidad en Faradios (F)

DESARROLLO

S e utilizo para esta práctica el Modulo de capacitancia EMS 8311, un fuente trifásica y conectores que sirven como puentes.

[pic 7]

El Modulo de capacitancia tiene tres partes, y en cada parte se encuentra los valores de los capacitores que son de: 8.8μf, 4.4μf y 2.2μf. Si se suben todos los interruptores de una de las partes tres parte, los tres capacitores quedarían en serie, lo cual, su capacitancia total es la suma de los tres.

En esta práctica el valor capacitivo que se utilizo fue de 46.2μf, esto se obtiene al subir todos los interruptores del Modulo (las tres partes del modulo). Cabe señalar que cuanto mayor es la capacitancia o si la frecuencia es elevada,  la reactancia capacitiva es disminuye.

La fuente se debe regular a un voltaje de 120v, esto se hace con ayuda de un multímetro, ya que es más preciso  la medición al multímetro que trae la propia fuente, aproximadamente este valor se encuentra a 40% de la capacidad que entrega la fuente.

...