UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América)
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS
Experiencia N°7: Condensadores
Profesor:
Adriano Peña, Rolando Wilder
Alumno:
Samar Espinoza José Arturo
Código:
16190184
Horario: Horario:
6:00 – 6:00 – 8:00 8:00 pm
Ciudad universitaria, universitaria, 18 de octubre del 2017
CONDENSADORES Objetivos
Analizar el proceso de carga de un condensador. Encontrar la relación existente entre la carga del condensador y la descarga del condensador con respecto al tiempo, El comportamiento que experimenta el condensador con respecto a la carga y descarga de voltaje durante el tiempo.
Fundamento Teórico Capacitor : En electricidad y electrónica, un condensador, capacitor o capacitador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada). [1]
Circuito RC: Un circuito RC es un circuito con un condensador y una resistencia, como muestra la figura. En un proceso de carga, cuando cerramos el interruptor S, el condensador no se carga instantáneamente, su carga evoluciona con el tiempo en forma exponencial. [2]
Sea la evolución de la carga: Fig. 1: Circuito RC
(1)
Y la corriente en forma:
(2)
Es decir, inicialmente toma el valor Io = e/R, y después decrece exponencialmente con el tiempo. Al producto RC se le llama constante de tiempo del circuito t y equivale al tiempo que el condensador tardaría en cargarse de continuar en todo momento la intensidad inicial Io. También equivale al tiempo necesario para que el condensador se cargue con una carga equivalente al 0,63 (1-1/e) de la carga final, o lo que es lo mismo que la intensidad decrezca hasta 0,37Io. [3]
Fig. 2: Constante de tiempo del circuito RC
Los condensadores suelen usarse para, Baterías, por su cualidad de almacenar energía. Memorias, por la misma cualidad. Filtros. Fuentes de alimentación. Adaptación de impedancias, haciéndolas resonar a una frecuencia dada con otros componentes. Desmodular AM, junto con un diodo. Osciladores de todos los tipos. El flash de las cámaras fotográficas. Tubos fluorescentes. Compensación del factor de potencia. Arranque de motores monofásicos de fase partida. Mantener corriente en el circuito y evitar caídas de tensión. [4]
Fig3: Condensadores modernos
Procedimiento En el laboratorio de física mi grupo y yo con la ayuda de la tarjeta insertable Unitarin -l Se debe analizar el proceso de carga de un condensador de 100 μF (curva de la tensión del condensador y corriente de carga).
Montamos en circuito experimental de la tarjeta de experimentación.
Fig. 4: Montando el circuito experimental
Una vez ya montado el circuito pasamos abrir el instrumento virtual Fuente de tensión continua. Abrimos el instrumento Voltímetro e indicamos el rango y la tensión de salida. Fig. 5: Instrumento virtual “Fuente de tensión continua”
Después abrimos el instrumento virtual Osciloscopio y hacemos los ajustes necesarios como nos indica la guía.
Fig. 6: Instrumento virtual “Osciloscopio”
Fig. 7: Ajustes del Osciloscopio
Datos o Cálculos Una vez ya ajustado el osciloscopio aplicamos ahora un salto de tensión al condensador, conectando la fuente de tensión continua por medio de una tecla POWER. Arrastramos el osciloscopio obteniendo los siguientes datos.
Fig. 8: Grafica de la carga y descarga de un condensador (1V-2V)
Fig. 9: Grafica de la carga y descarga de un condensador (5V-2V)
Resultados Una vez realizado el experimento pudimos observar algunos resultados de acuerdo a las gráficas obtenidas las cuales fueron:
Fig. 8: Grafica de la carga y descarga de un condensador (1V-2V)
En estas graficas podemos observar el comportamiento del capacitor cuando es cargado y descargado. El comportamiento grafico que realiza el capacitor cuando es cargado lo podemos apreciar en la primera parte de la gráfica con la línea de color verde ya que a medida que pasa el tiempo, el condensador va aumentando su voltaje, en cambio en la línea amarilla podemos observar que el condensador parte de una posición regular permanente a una posición transitoria de descarga y finalmente retorna a una posición regular por una lapso de tiempo , por lo tanto se está descargando ya que a medida que aumenta el tiempo su voltaje va disminuyendo.
Podemos darnos una mejor idea a través de esta grafica que es La representación gráfica de la evolución de Condensador en función del tiempo que podría verse en un osciloscopio y tendría la siguiente forma:
Fig. 10: Grafica de la representación gráfica de la evolución de un condensador
Conclusiones
A través del siguiente me pude dar cuenta sobre ciertas cosas, por ejemplo que la relación que hay entre el tiempo con la carga del condensador, es un tipo de relación directa lo cual mientras mayor es el tiempo mayor es la carga que va a tener el condensador. Por otro lado la relación que tiene la descarga del condensador con respecto al tiempo es una relación i ndirecta, a medida que transcurre más tiempo, la carga del condensador es menor.
Con respecto a los gráficos en el de descarga se puede ver que en el inicio de las mediciones las diferencias de voltaje de descarga eran mayores con respecto a los intervalos de descarga finales, la diferencia de voltaje mientras avanza el tiempo, disminuyen los intervalos de descarga. Lo que nos lleva a tener una curva logarítmica. Con respecto a la carga del condensador en el inicio, la diferencia de carga de un intervalo de voltaje es mayor mientras avanza el tiempo a que cuando nos acercamos al límite de la carga máxima del condensador, lo que nos lleva a tener una curva con forma exponencial, o logarítmica, pero con el signo contrario.
Referencias Bibliográficas [1]
R.Serways, «Condensadores y Bobinas,» 2007.
[2]
Zemanski, de Condensadores, 2002.
[3]
«Wikipedia,» 2001. [En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico.
[4]
S. R. Angel, Fisica lll - Condesadores Y Bobinas, 2001.
Anexos
