Cuestionario Previo #6 Laboratorio de Termodinámica.
Karlo Ponce Boza 10.- Carga y descarga de un capacitor
C. CUESTIONARIO PREVIO 1. ¿La segunda ley de Kirchhoff, se cumple para corrientes y diferencias de potencial que dependen del tiempo? ¿Por qué? La ley de corriente de Kirchhoff como esta escrita es aplicable solamente a circuitos de corriente continua (i.e., sin Corriente Alterna, sin transmision de Señal). Puede ser extendida para incluir flujos de corriente que dependen del tiempo 2. ¿Existen diferencias entre acumuladores y capacitores? ¿Cuáles son? Escriba algunos ejemplos. Capacitor como una batería , un condensador es capaz de almacenar y conservar la carga eléctrica para la dispersión cuando se le solicite . A diferencia de una batería , los condensadores sólo pueden cumplir con su carga a la vez durante un período muy corto de tiempo - menos de un segundo . Una batería AA sencilla tarda varios minutos en hora de hacer la misma cosa. Esa es la razón principal condensadores se han desarrollado para los usos electrónicos donde se necesita una gran cantidad de energía a la vez , como con un flash de la cámara . Batería Una batería está diseñado para sostener una carga eléctrica y entregarlo a un ritmo sostenido durante un largo período de tiempo , por lo que se ha convertido en la tecnología estándar que alimenta nuestro ejército moderno de dispositivos tecnológicos : teléfonos celulares , computadoras portátiles y reproductores de MP3. Desarrollo de hoy en día de los condensadores no ha sido capaz de reducir el tamaño del dispositivo suficiente para que sea compatible con una batería. Un condensador que contenía la misma carga que una batería AA tendría que cubrir el área de un campo de fútbol. 3. Hacer las gráficas características para un circuito RC de la descarga "Q", de la corriente I en función del tiempo (t), I f (t ) ; y del voltaje V en función del tiempo,
V
f (t ) .
4. Deducir las ecuaciones que describen la variación de la carga Q y la corriente I en función del tiempo y la variación de la descarga.
Teniendo en cuenta que la intensidad se define como la carga que atraviesa la sección del circuito en la unidad de tiempo, i=dq/dt, tendremos la siguiente ecuación para integrar
Derivando con respecto al tiempo, obtenemos la intensidad en función del tiempo
La carga tiende hacia un valor máximo C·Ve al cabo de un cierto tiempo, teóricamente infinito. La intensidad disminuye exponencialmente con el tiempo, hasta que se hace cero cuando se alcanza la carga máxima. La cantidad RC que aparece en el denominador de t se denomina constante de tiempo del circuito. Este representa el tiempo que tomará a la corriente para decrecer hasta 1/e de su valor inicial. La analogía hidráulica de la carga de un condensador es un tubo-capilar alimentado por un flujo constante producido por un frasco de Mariotte. 5. En un circuito R- C, ¿a qué se denomina constante de 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.
