Practica De Capacitores

Objetivos:

General:

Comprobar las características de un circuito en serie capacitivo.

Comprobar las características de un circuito en paralelo capacitivo.

Determinar corrientes, voltajes, carga y energía almacenada en los circuitos capacitivos.

Específicos:

Poder crear una definición propia de los conceptos relacionados con la práctica; como lo son: la capacitancia y las características de los circuitos capacitivos en serie y paralelo.

Comprobar experimentalmente que en un sistema de capacitores en serie los voltajes se reparten en cada uno de los capacitores presentes, por lo que la suma de estos debe resultar el voltaje total suministrado.

Comprobar experimentalmente que en los circuitos de capacitores en paralelo el voltaje en cada capacitor presente es el mismo a la caída de tensión suministrada.

Comprender cómo es la energía almacenada en cada circuito capacitivo.

Hacer una clara y concisa comparación entre los datos medidos que se obtuvieron en cada experimento y los datos teóricos que debieron obtenerse; los últimos elaborados mediante cálculos a partir de previos conocimientos adquiridos en clase.

Tomar en cuenta los errores sistemáticos o accidentales que pudieron afectar el resultado esperado, puesto que solo de esta manera podremos presentar las conclusiones pertinentes.

Desarrollar la habilidad en el manejo del multímetro digital, el protoboard y los capacitores.

Introducción

Capacitancia

La capacitancia es la propiedad de un elemento en el circuito eléctrico que se opone al flujo de corriente y a cualquier cambio en el voltaje a través de él.

Entonces; podemos definir a la capacitancia en términos generales como la propiedad de un circuito eléctrico que le permite almacenar energía por medio de un campo electrostático y liberar esta energía posteriormente.

Los dispositivos que introducen capacitancia a los circuitos, se denominan capacitores, y su símbolo es el siguiente:

Para calcular la capacitancia se utiliza la siguiente fórmula:

C= Q/V

Donde:

Q: Carga almacenada en una de las placas en Coulomb

V: Volate entre las placas en voltios

C: Capacitancia en Faradios

Considerando que por lo general, los circuitos eléctricos contienen dos o más capacitores conectados entre sí, tenemos que estas conexiones pueden ser:

Circuito o conector en serie

Circuito o conector en paralelo

Circuito o conector mixto

Pero para objetivos de esta práctica solo trabajaremos con los dos primeros.

A continuación se mencionan las características de los circuitos en serie y paralelo:

Arreglo de capacitores en serie

Retomando la fórmula no.1 Capacitancia C= Q/V

Tenemos para un circuito de capacitores conectados en serie:

Q Total = Q1=Q2=Q3…=Qn

V = V1+V2+V3…+ Vn

V Total = QT/CT =Q1/(C1 )+Q2/C2+Q3/C3+Qn/Cn

C Total = 1/(1/C1+1/C2+1/C3+⋯1/Cn)

Donde:

Q: Carga almacenada en una de las placas en Coulomb

V: Volate dado en voltios

C: Capacitancia en Faradios

Arreglo de capacitores en paralelo

Retomando la fórmula no.1 Capacitancia C= Q/V

Tenemos para un circuito de capacitores conectados en serie:

Q Total = Q1+Q2+Q3…+Qn

V = V1=V2=V3…= Vn

Q Total = CTVT= C1V1 = C2V2 = CnVn

C Total = C1 + C2+ C3...+ Cn

Donde:

Q: Carga almacenada en una de las placas en Coulomb

V: Volate dado en voltios

C: Capacitancia en Faradios

Energía almacenada en un Capacitor

La energía almacenada en un capacitor cargado se da a partir del trabajo necesario para transferir un incremento de carga dq de la placa que contiene –q a la placa de carga q, y se obtiene a parir de la siguiente fórmula:

U=(C〖(△V)〗^2)/2

△V= Q/C (De la fórmula No.1)

Desarrollo Experimental

Material Empleado:

Un capacitor electrolítico de 2.2 µF a 25 V.

Un capacitor electrolítico de 3.3 µF a 25 V.

Un capacitor electrolítico de 4.7 µF a 25 V.

Un capacitor electrolítico de 10 µF a 25 V.

2 juegos de banana-caimán.

1 protoboard.

Alambre.

Multímetro.

Experimento no.1:

Circuito en Serie

Armamos el circuito de la figura 4, verificando la polarización de los capacitores.

Ajustamos la fuente de alimentación variable a 1.5 A, a 10 V.

Energizamos el circuito.

Conectamos el amperímetro en serie y medimos la corriente total del circuito, registrando los valores en la tabla 1.

Conectamos el voltímetro en paralelo y medimos la caída de tensión en cada uno de los capacitores, registrando los valores.

Calculamos la carga, la energía almacenada y registramos lo valores.

Experimento no.2

Circuito en paralelo

Armamos el circuito de la figura 5, verificando la polaridad de los capacitores.

Ajustamos la fuente de alimentación variable a 1.5 A, a 10 V.

Energizamos el circuito.

Conectamos el amperímetro en serie, como se muestra en la figura 5 y medimos la corriente que circula por cada uno de los capacitores, registrando los valores en la tabla 1.

Conectamos el voltímetro en paralelo, como se muestra en la figura 5 y medimos la caída de tensión que circula en cada uno de los capacitores del circuito, registrando los valores en la tabla 2.

Calculamos la carga y la energía almacenada por cada capacitor con los valores medidos, registrando los valores en la tabla 2.

Análisis de resultados

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