CONDENSADORES EN SERIE Y PARALELO EN CC
S. Doria, Y. González, Villa, A. Causil Universidad de Córdoba
Facultad de ciencias básicas e ingeniería Programa de Física y Electrónica RESUMEN
En la siguiente práctica experimental se estudia el comportamiento del condensador en el circuito de corriente continua. Para este estudio se utilizó: resistencias, condensador, multimetros, cronómetros, entre otros. Se determino la relación que existe entre la corriente de carga, descarga del condensador, y como estas varían con el tiempo. Se calculo la capacitancia del sistema. Palabras claves : condensador, condensador, Circuitos, Descarga, flujo de carga, resistencia. ABSTRACT
In practice the following experimental study of the behavior of the capacitor in the dc circuit. For this study we used: resistors, capacitor, multimetros, timers, among others. We determined the relationship between the load current, capacitor discharges, and how are you vary over time. We calculate the capacitance of the system Keywords : capacitor, Circuits, download, load flow, resistance
OBJETIVOS
Estudiar el comportamiento del condensador en el circuito de corriente continua TEORIA RELACIONADA2. TEORIA RELACIONADA
Figura 1: dos condensadores en paralelo. La diferencia de potencia aplicad a los condensadores es la misma
Frecuentemente se utilizan dos o más condensadores en combinación .la figura 1 muestra dos condensadores en paralelo .Las láminas superiores de los dos condensadores se conectan entre sí mediante un conductor y por lo tanto están a la misma potencia . Las láminas inferiores están también unidas y están a un mismo potencial común . Los puntos están conectados a una batería o cualquier otro dispositivo que mantenga una diferencia de potencial , que es la que establece entre las placas de cada condensador. El efecto de añadir un segundo condensador conectado de esta forma supone un incremento de la capacidad .Esencialmente crece la superficie, permitiendo que se almacene más cargas con la misma diferencia de potencial. Si las capacidades son las cargas almacenados sobre las placas vienen dada por y (1)
(2) La capacidad equivalente es la de un solo condensador capaz de reemplazar una combinación de condensadores en un circuito y almacenar la misma carga por una determinad diferencia de potencial. La capacidad equivalente de dos condensadores en paralelo es el cociente de la carga total almacenada y la diferencia de potencial (3) Así pues, la capacidad equivalente de dos condensadores en paralelo es igual a la suma de las capacidades individuales .El mismo razonamiento puede extenderse a tres o más condensadores conectados en paralelo, como indica la figura 2. (4)
Figura 2: tres condensadores en paralelo. El efecto de sumar un condensador en paralelo a un circuito consiste en aumentar la capacidad efectiva. La figura 3 muestra dos condensadores en serie. Cuando los puntos se conectan a terminales de una batería, se establece una diferencia de potencial entre dos condensadores, pero la diferencia a través de ellos no es necesariamente la misma que a través del otro .Una carga se deposita sobre la carga superior, del primer condensador, el campo eléctrico producido por dicha carga inducirá una carga negativa igual al campo eléctrico sobre su placa inferior. Ésta cargar procede de los electrones extraídos de la placa superior del segundo condensador. Por tanto, existirá una carga igual en la placa superior del segundo condensador y una carga correspondiente – en su placa inferior. La diferencia de potencial a través del primer condensador es (4) De igual modo , la diferncia de potencial atraves del segundo condensador es
La diferencia de potencial entre los dos condensadores en serie es la suma de estas diferencias de potencial :
Por tanto
( )
(5) La capacidad equivalente de dos condensadores en serie es la de un solo condensador que reemplazando a los dos condensadores, presenta la diferencia de potencial para la misma carga . Así pues, (6) Comparando las ecuaciones 5 y 6 resulta (7) ( )
Esta ecuación puede generalizarse para tres o más condensadores conectados en serie (8) ( )
La diferencia de potencial a través de una serie de condensadores conectados en serie es igual a la suma de las diferencias de potencial existentes en los condensadores individuales .Obsérvese que la adición de un condensador en serie incrementa lo cual significa que la capacidad disminuye. [1]
2. se monto el circuito tal como se muestra la figura 1. El interruptor se mantuvo apagado. 3. Se seleccionó en el amperímetro la escala de 200µA y se colocó en la posición indicada. Se midió la corriente de carga UC en intervalos de 5 segundos, durante un minuto. Se anoto las medidas en un tabla 4. Se pulso el botón de la posición 1 en 0V, se midió corriente de descarga del condensador UC en intervalos de 5 segundos, Se anotaron las medidas de 5. Se interrumpió la carga del circuito colocándose el interruptor en la posición abierta. 6. Usando el circuito de la figura 2 repita todo el procedimiento de la parte 1
MATERIALES
Multimetros ( A ) 1 F.E.M. 1 Placa reticular Cables conductores 1 Interruptor Conmutador Portalámparas E10 Bombilla de (4V/0.04A) Condensador de (470F,) bipolar Bombilla Portalámparas Cronometro Resistencias
4. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO
1. se midió y se anoto el valor real de las resistencias a utilizar antes de iniciar
Figura 3. Condensadores en paralelo
1. Usando los datos de carga y descarga de la Tabla 1, haga una gráfica de Ic vs t para cada caso. 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 ) A 0,2 m ( I 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 5
10
15
20
25
30
35
t(s)
Grafica 1: I vs t para carga.
figura 4: condensadores en serie RESULTADOS 1,0 0,8
Tabla 1. Condensadores en paralelo
0,6 0,4
t(s)carga
IC
4,59 9,89 14,89 20,50 25,39 30,49
00,2 00,2 00,2 00,2 00,2 00,2
Id
-00,2 -00,2 -00,2 00,1 00,1 00,1
5,10 10,48 15,19 19,99 25,80 30,29
Tabla 2. Condensadores en serie
t(s)carga
IC
4,90 13,90 25,5 32,12 40,12 45,20
0,1 0,1 0,1 0,1 0,0 0,0
EVALUACION
0,2 ) A m 0,0 ( I
t(s)descarga
Id
-0,1 -0,1 0,0 0,0 0,0 0,0
-0,2 -0,4 -0,6 -0,8 5
10
15
20
25
30
t(s)
Grafica 2: I vs t para descarga.
2.
¿Qué tipo de gráficas obtuvo?
Para ambos se obtiene un grafica constante 3. En ambas gráficas trace una recta tangente en la posición t 0 y determine su punto de intersección ( ) con el eje del tiempo. ¿A qué magnitud corresponde y que representa? Como se obtuvieron líneas rectas, el intercepto con el eje x es 0 La constante de tiempo de descarga es: = RC
Si R se mide en ohm y C en Faradio, se mide en segundos. El significado de la constante de tiempo es: "El tiempo necesario para que la corriente de descarga se reduzca a 1/e, o sea 0,37 de su valor inicial"
Para los datos obtenidos se tiene que el sistema no tiene capacitancia. Los condensadores se encontraban con un mínimo de carga.
4. A partir de la definición de la constante de tiempo ( R.C ) Calcule la capacitancia total del circuito. El sistema no presenta capacitancia
Nota: existe mucha discrepancia entre los graficas que se tienen de teoría, para carga y descarga de un condensador., resultado que se vio reflejado en los resultados, es conveniente para este caso repetir dicho procedimiento.
5. Compare el resultado anterior con los valores de capacitancia de los condensadores usados. Que concluye?
BIBLIOGRAFIA
6. Usando los datos de carga y descarga de la tabla 2, repita todo el procedimiento descrito en los pasos 2 al 5 7. Para los datos de la tabla 2: tenemos las siguientes graficas. 0,10
0,05
0,00 ) A -0,05 m ( I -0,10
-0,15
-0,20 5
10
15
20
25
30
t(s)
Grafica 3: para la tabla 2.
al momento de comparar los resultados experimentales con los valores teóricos de los condensadores tenga en cuenta la tolerancia del 5 % entre el valor impreso por el fabricante y el valor real.
Nota:
CONCLUSION
Tipler, P. Física Volumen 2. Editorial. Reverte.
