RESUMEN RESUMEN
En esta experiencia se describe dos
En esta experiencia se describe dos situaciones con respecto a la carga y descarga de situaciones con respecto a la carga y descarga de unun condensador eléctrico. La primera experiencia se trata de armar un circuito conectado a una condensador eléctrico. La primera experiencia se trata de armar un circuito conectado a una resistencia en serie con objetivo de cargar y
resistencia en serie con objetivo de cargar y descargar el capacitor conociendo a si sudescargar el capacitor conociendo a si su capacidad. capacidad. INTRODUCCION INTRODUCCION CAPACIDAD CAPACIDAD
El potencial de un único conductor aislado !ue contiene una carga " es proporcional a El potencial de un único conductor aislado !ue contiene una carga " es proporcional a esta carga y depende del
esta carga y depende del tama#o y $orma del conductor. En general cuanto matama#o y $orma del conductor. En general cuanto ma yor es layor es la super$icie del conductor mayor es la cantidad de carga !ue
super$icie del conductor mayor es la cantidad de carga !ue se puede almacenar para unse puede almacenar para un determinado potencial.la relaci%n entre la carga "
determinado potencial.la relaci%n entre la carga " y la di$erencia de potencial existentesy la di$erencia de potencial existentes entre los dos conductores es la denominada capacidad del condensador.
entre los dos conductores es la denominada capacidad del condensador.
Esta cantidad de carga !ue puede almacenar un condensador se llama Capacidad del Esta cantidad de carga !ue puede almacenar un condensador se llama Capacidad del Condensador y viene expresada por la siguiente $%rmula&
Condensador y viene expresada por la siguiente $%rmula& C
C ' ' ! ! ( ( )) ! '
! ' a la cara la carga de ga de una de los una de los dos placas. dos placas. *e mide *e mide en Culombios.en Culombios. ) ' es
) ' es la tensi%n o d.d.p entre los la tensi%n o d.d.p entre los dos extremos o placas o dos extremos o placas o lo !ue es lo mismlo !ue es lo mismo la tensi%no la tensi%n del condensador. *e mide en voltios.
del condensador. *e mide en voltios. C+,DE,*AD+-
C+,DE,*AD+-
n condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo manejado en electricidad n condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo manejado en electricidad capa/ de almacenar energ0a sosteniendo un campo eléctrico. Est1 $ormado por un par de capa/ de almacenar energ0a sosteniendo un campo eléctrico. Est1 $ormado por un par de super$icies conductoras generalmente en $orma de laminas o
super$icies conductoras generalmente en $orma de laminas o placas en situaci%n deplacas en situaci%n de in$luencia total 2esto es !ue todas las l0neas de campo eléctrico !ue parten de una van a in$luencia total 2esto es !ue todas las l0neas de campo eléctrico !ue parten de una van a parar a la otra3 separadas por un material dieléctrico o por el vac0o. Las placas sometidas a parar a la otra3 separadas por un material dieléctrico o por el vac0o. Las placas sometidas a una di$erencia de potencial ad!uieren una determinada carga eléctrica positiva en una de una di$erencia de potencial ad!uieren una determinada carga eléctrica positiva en una de ellas y negativa en la
OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS. 4.5 conocer usos y aplicaciones de un condensador
6.5aplicar gr1$icamente los datos obtenidos entre la carga y d escarga de un condensador y su capacidad del mismo.
7.5 comprender la ecuaci%n de capacidad
MATERIALES
• 8uente de poder regulable 29569 )3. • :ultitester o mult0metro.
• Cables conductores rojos y negros. • 4 capacitometro.
• Cables de conexi%n para multitester. • -ed o placa -LC.
PARTE EXPERIMENTAL 1.- Carga del !"de"#ad!r
*e arm% un circuito -C serie como indica la $igura 4. *e midi% el voltaje de la $uente continua la capacidad del condensador C 2con un capacit%metro3 y la resistencia. *e conect% el sensor de voltaje a los terminales del condensador se cerr% el interruptor * e inmediatamente mediante el programa ;Data*tudio; se registraron los datos ;voltaje < tiempo; obteniéndose una gr1$ica.
• F$g%ra 1. Circuito -C en serie
&.-De#arga del !"de"#ad!r
*e arm% el circuito adjunto en la $igura 6. *e conect% la sonda de voltaje en los terminales de la resistencia eléctrica. *e cerr% durante un breve intervalo de tiempo el interruptor ;*; para cargar el condensador. na ve/ cargado el condensador se desconect% la $uente continua abriendo el interruptor y simult1neamente mediante el programa ;Data*tudio; se procedi% al registro de datos ;voltaje < tiempo;
obteniéndose una gr1$ica.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO 1' CARGA DEL CONDENSADOR
)oltaje C=> Ensayo ?4 @iempo2 s 3 )oltaje2) 3 9 946B B 479 49 67 4B 76B 69 9B7B 6B 49 79 B646 7B B4 9 F47 B FB7B B9 F9B BB 46 F9 49B FB F7F 9 497 B B47 9 49B B 66F 9 744 B 79 499 6
0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 f(x) = 0.07x + 2.27 R² = 0.88
Ensayo #1
TIEMPO Voltaje ( V ):ediante los siguientes datos de la placa es posible obtener la constante de tiempo te%rica&
• Capacidad condensador ' 779x495F G8H • -esistencia ' 499.999 G+=mH
• )oltaje ' 49 G)oltH
Entonces sabiendo !ue ' -C&
¿
100.000Volt A x330 E−
6 Coulon Volt=
33 Coulon Coulon s=
33sA partir de la ecuaci%n de la recta del gr1$ico se obtiene la constante del tiempo experimental& ln 2)9 < )3 ' ln )9 < 24(-C3t ln 2)9 < )3 ' 66 < 99 2t3 54(-C ' 599 -C ' 54(59 9 -C ' 477 s '
Error relativo
=
13,37−
3333 x100
=
32.6D$#%#$(" 1'
En el gra$ico el voltaje en el tiempo inicial de la carga de condensador es de 946B el cual es bastante pe!ue#o y aun asi permite el paso de la corriente por lo cual no se genera una di$erencia de potencial 2voltaje3.
A medida !ue el capacitor se va cargando a un tiempo el voltaje va desarrollando exponencialmente alcan/ando su valor m1ximo el capacitor al momento de cargarse totalmente se comportara como un circuito abierto ya !ue no existir1 movimiento de corriente por el circuito.
El error relativo obtenido de la constante del tiempo 276F3 tenemos !ue considerar !ue $ue importante el cual nos demuestra !ue $ue mayor de lo !ue deber0amos =aber
demostrado por lo !ue se nos indicaba en la parte teorica igual podemos decir !ue tuvimos pe!ue#os problemas en la toma de datos tanto por los cables y el tester !ue nos presentaron
algunas di$icultades pero aun as0 destacamos !ue pudimos constatar !ue la experiencia mediante los datos obtenidos se pudo corroborar los objetivos establecidos.
EJPE-I:E,@+ 6& DE*CA-KA DEL C+,DE,*AD+-. V!l)a*e+ C,B+ E"#a! & T$e/0! # 2 V!l)a*e V 2 9 66B7 B 4F9 49 F66F 4B B76 69 F97 6B 9B 79 7B4 7B 74444 9 6F9 B 67FB B9 69B96 BB 4F F9 4BF FB 4764 9 4694 B 49B4 9 94 B 94 9 9F9 B 9BFF 499 9B9
0 20 40 60 80 100 120 0 5 10 f(x) = - 0.07x + 6.34 R² = 0.88
Ensayo #2
TIEMPO VOLTAJECon los datos obtenidos de la descarga del condensador =asta los 499 seg reali/amos el gra$ico de tiempo v(s voltaje.
EJPE-IE,CIA 6&
tili/ando el mismo sistema de la primera experimentaci%n se cambia el orden de los cables con tal !ue la $uente primaria de voltaje esté conectado directamente al
condensador mientras !ue la resistencia estar1 conectada de manera pa ralela a este a través del cableado.
Como no existe un interruptor se desconecta el cable desde la salida de voltaje al sistema en un per0odo de no mayor de B seg con el $in de no tener problemas en tomar los datos
correspondiente en la experiencia.
Al terminar a través del so$tare se entregan al sistema B v continuos y se desconecta de inmediato la $uente para observar el descenso de la carga se anotan los valores se tabulan y se registra en el gra$ico.
A partir de la ecuaci%n de la recta del gr1$ico se obtiene la constante del tiempo experimental&
ln 2)9 < )3 ' ln )9 < 24(-C3t ln 2)9 < )3 ' F79B < 99F 2t3 54(-C ' 599F
-C ' 47B s '
Error relativo de los valores obtenidos de la constante de tiempo 2experimental y te%rico3 Error relativo
=
14,35−
3333 x100
=
56,5DI*C*I+, 6&
Durante la descarga del capacitor se obtienen datos !ue en un gra$ico nos demuestra una ca0da del valor. su m0nimo valor tendr0a !ue ser cero demostr1ndonos !ue el capacitor se encontrar0a totalmente descargado lo cual tenemos !ue destacar la $unci%n de la resistencia del circuito ya !ue con este medio la descarga del capacitor trascurrir0a demasiado lenta y asi no lograr0a la relaci%n de tiempo es igual a resistencia por capacidad.
,uestros error relativo $ue alto 2BFB3 y nos demuestra como en el primer experimento el cual pudo deberse a un error en el procedimiento como en la toma de los datos el cual al $inali/ar el experimento nuestro condensador no !ueda totalmente descargado o valor 9.
C%e#)$!"ar$!
4.5De$ina !ue es un condensador y describa cuales son las partes $undamentales de él. Es un componente eléctrico cuya $unci%n es la de almacenar carga eléctrica y su aplicaci%n m1s importante es la de corregir el $actor de potencia. La estructura m1s simple de un
capacitor se compone de dos placas met1licas denominadas MarmadurasN en$rentadas una con la otra sin llegar a tocarse. Entre esas dos placas existe un material aislante
denominado dieléctrico !ue puede ser aire mica cer1mica papel o cual!uier otro material apropiado.
n dieléctrico tiene 7 $unciones $undamentales&
• -esuelve el problema mec1nico de mantener dos grandes l1minas met1licas a una
distancia muy pe!ue#a sin contacto alguno.
• Consigue aumentar la di$erencia de potencial m1xima !ue el condensador es capa/
de resistir sin !ue salte una c=ispa entre las placas 2ruptura d ieléctrica3.
• La capacidad de un condensador de dimensiones dadas es varias veces mayor con
un dieléctrico !ue separe sus l1minas a !ue si estas estuviesen en el vac0o. 7.5Describa cinco aplicaciones del uso de los condensadores en elementos o dispositivos de la vida cotidiana.
• *e utili/a en el $las= de las c1maras $otogr1$icas • Arran!ue de motores mono$1sicos de $ase partida
• :antener corriente en el circuito y evitar ca0das de tensi%n • *e utili/a en los tubos $luorescentes
• *e utili/a en memorias y bater0as por su cualidad de almacenar energ0a.
.5Demuestre !ue la capacidad e!uivalente de dos condensadores conectados en serie viene dado por& 1 C eq
=
1 C 1+
1 C 2 V T=
V 1+
V 2+
V 3 Como ) ' "(C V T=
Q1 C 1+
Q2 C 2+
Q3 C 3 como QT =Q1=Q2=Q3 V T=
QT(
1 C 1+
1 C 2+
1 C 3)
QT V T
=
1 1 C 1+
1 C 2+
1 C 2=
C eqB.5Demuestre !ue la capacidad e!uivalente de dos condensadores conectados en paralelo viene dado por&
C eq
=
C 1+
C 2QT =Q1+Q2
PeroQ
=
VxC(
paracualquier condensador)
QT
=
V 1 x C 1+
V 1 x C 1 PeroV T=
V 1=
V 2 QT=
V T(
C 1+
C 2)
QT V T=
C 1+
C 2=
C eq C+,CL*I+,*e puedo concluir !ue aprendimos sobre la utili/aci%n y $unci%n de un condensador o capacitor en el laboratorio en la reali/aci%n se puede destacar !ue =ay !ue tener bastante cuidado en la utili/aci%n de los materiales ya !ue nos puede llevar al error en la reali/aci%n de nuestro experimento entre los cables y su buena conexi%n podemos observar !ue
nuestro error relativo $ue bastante grande siendo asi !u e nuestros datos obtenidos nos llevan a un error en lo !ue deber0a ser en la parte te%rica del experimento
En la parte del experimento de la descarga del condensador se puede observar !ue cumple su $unci%n. Q se corrobora mediante el gra$ico la ca0da de voltaje !u e tiene mediantes los seg !ue van pasando.
-E8E-E,CIA
4.5 KIA E,@-EKADA E, CLA*E*
6.5 =ttp&((.areatecnologia.com(electricidad(condensador.=tml 7.5 AP,@E* E, CLA*E*.
