INFORME DE LABORAT LABORATORIO ORIO DE FISICA 3
UNIVERSIDAD NACIONAL M MAYOR
DE SAN MARCOS
TEMA: CONDENSADORES
Y BOBINAS EN CIRCUITOS DE CORRIENTE
CONTINUA
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INFORME DE LABORATORIO DE FISICA 3
FUNDAMENTO TEORICO – Condensadores Los condensadores son estructuras en las que se puede almacenar cargas eléctricas en reposo. En su estructura básica, un condensador consta de dos placas metálicas que representan los electrodos del condensador. Por medio del aislamiento de las cargas se forma una diferencia de potencial eléctrico (tensión) U entre los electrodos. La imagen siguiente muestra como ejemplo un condensador de placas, con la superficie A la distancia entre placas d , que porta la carga !. "ebido al aislamiento de cargas se forma un campo eléctrico entre las placas (no representado en esta imagen).
Entre las placas, por lo general, se encuentra un material aislante, esto es, el elemento que se conoce como dieléctrico (no representado en la parte superior). Entre la carga la tensión e#iste una relación lineal$ es %álida la siguiente relación. La magnitud & representa la capacidad del condensador, se e#presa con la unidad faradio (s'mbolo ). La capacidad de un condensador se puede asumir como constante, depende *nicamente de la estructura geométrica del dieléctrico empleado. Para un condensador de placas es %álida la siguiente relación
En esta ecuación, + es la constante eléctrica de campo posee un %alor de .-/ # 0+10/ A234m, r es el 'ndice dieléctrico (carente de unidad), A la superficie de una placa d la distancia entre placas. 2i un condensador se conecta a una tensión continua 5+ a tra%és de una resistencia de carga 6, se carga debido a la presencia de dic7a tensión, proceso durante el cual la tensión del condensador, de acuerdo con una función
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e#ponencial, aumenta de + 4 7asta alcan8ar su %alor final 5+ (0++9) (cur%a de carga de un condensador, %éase la imagen de la i8quierda). 2i, a continuación, se desconecta el condensador de la fuente de tensión se lo cortocircuita, se produce un proceso de descarga in%erso al proceso de carga (%éase la imagen de la derec7a).
Abra el instrumento virtual Fuente de tensión continua a través de la opción de menú Instrumentos | Fuentes de tensión | Fuente de tensión continua , o también pulsando la siguiente imagen, seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. En primer lugar, no conecte el instrumento. Ajustes de la fuente de tensión continua
Rango:
10 V
Tensión de salida:
10 V
Abra el instrumento virtual Osciloscopio a través de la opción de menú Instrumentos | Instrumentos de medición | Osciloscopio, o también pulsando la siguiente imagen, seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. Ajustes del osciloscopio
Canal A
5 V div
Canal !
"00 mV div
!ase de tiempo:
"00 ms div
#odo de operación:
$T% &C
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Trigger:
Canal A 'lanco ascendente ()*+,- pre.Trigger "5/
Apliue aora un salto de tensión al condensador% conectando la 'uente de tensión continua por medio de la tecla 234-R Arrastre el oscilograma obtenido acia la siguiente ventana
CUESTIONARIO. (El Condensador) 1. ¿Cuál es la trae!tor"a de la !ur#a de la tens"$n del !ondensador des%u&s de 'ue se !one!ta la tens"$n !ont"nua A) 2alta inmediatamente a un %alor de apro#imadamente 0+ 4 se mantiene en este %alor. B) Asciende linealmente 7asta alcan8ar un %alor apro#imado de 0+4 se mantiene en este %alor C) Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor. D) Asciende e#ponencialmente 7asta alcan8ar un %alor apro#imado de 0+ 4 , a continuación, %uel%e a descender a : 4.
. ¿Cuál es la trae!tor"a de la !ur#a de !orr"ente de !ar*a des%u&s de 'ue se !one!ta la tens"$n !ont"nua A) "urante todo el proceso de carga se mantiene constante.
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B) En primer lugar, salta a un %alor má#imo luego desciende linealmente 7asta llegar a cero. C) Asciende e#ponencialmente de cero a un %alor má#imo. D) En primer lugar salta a un valor m!ximo y a continuaci"n desciende exponencialmente hasta llegar a cero.
+. ¿,u& rea!!"$n o!as"onar-a una d"s"nu!"$n de la res"sten!"a de !ar*a R1+ en el #alor á/"o de la !orr"ente de !ar*a A) ;inguna. B) La corriente de carga disminuir'a. C) #a corriente de carga ascender$a.
2epare el condensador de la tensión de alimentación retirando el cable del cla%ijero 4< obser%e la tensión del condensador durante un tiempo prolongado.
0. ¿,u& su!ede !on la tens"$n del !ondensador A) B) C) D)
Permanece constante. Aumenta Desciende paulatinamente hasta llegar a 0 V. Primeramente, asciende luego desciende 7asta + 4.
. ¿C$o se %uede e/%l"!ar esta rea!!"$n A) El condensador, una %e8 que se 7a retirado la tensión de alimentación, representa una resistencia ó7mica. B) El condensador se descarga a trav%s de la resistencia interna de la medici"n. C) El condensador mantiene su tensión puesto que la carga no puede salir.
2. =!ué se puede obser%ar en contraposición a la medición continua> A) ;o se obser%a ninguna diferencia con la medición continua. B) La tensión desciende a7ora más rápidamente. C) #a tensi"n desciende ahora m!s lentamente. D) La tensión permanece a7ora constante.
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FUNDAMENTO TEORICO DE 3A 4O4INA EN E3 CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA INDUCTANCIA DE UNA 4O4INA ?unto al campo eléctrico, que aparece por ejemplo entre las placas de un condensador cargado, e#iste en la electrotecnia un segundo tipo de campo en forma de campo magnético. @ientras que el campo eléctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magnético está ligado a portadores de carga en mo%imiento, esto es, a una corriente eléctrica. La inductancia L de la bobina es, en este caso, un indicador de su capacidad para generar una tensión de autoinducción. Para una bobina alargada es %álida la siguiente relación
En esta ecuación, µ+ es la constante magnética de campo, µr la permeabilidad relati%a del n*cleo de la bobina, N el n*mero de espiras, l la longitud de la bobina A su sección trans%ersal (%éase la imagen siguiente).
La unidad de la inductancia es el herio (s'mbolo , 0 B 0 4s3A). 5na bobina tiene una inductancia igual a 0 si durante la modificación uniforme de la corriente que flue por ella en 0 A por segundo, se induce una tensión de autoinducción igual a 0 4.
CONE5I6N 7 DESCONE5I6N DE UNA 4O4INA 2i una bobina se encuentra en un circuito de corriente continua, la corriente que flue por ella es constante 1 tomando en cuenta, en primer lugar, el proceso de cone#ión 1 de manera
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que no se genera ninguna tensión de autoinducción. La bobina act*a, por tanto, en este caso, como una resistencia ó7mica, cuo %alor de resistencia (por lo general mu pequeCo), resulta del %alor de resistencia espec'fico del material de la bobina al igual que de la longitud sección trans%ersal del alambre. &uando se conecta una bobina, en primer lugar, se forma su campo magnético$ debido a las modificaciones resultantes del flujo, se crea una tensión de autoinducción que act*a opuestamente a la tensión aplicada. "e esta manera no asciende la intensidad de corriente abruptamente en el circuito eléctrico (como ocurrir'a con una carga resisti%a), sino que la corriente asciende paulatinamente 7asta alcan8ar un determinado %alor final. 2i se desconecta la bobina, tiene lugar un proceso in%erso Al diluirse el campo magnético se origina una tensión de autoinducción, que tiene el mismo sentido que la tensión que se aplicaba anteriormente, que en las bobinas con fuertes campos magnéticos puede adoptar %alores más ele%ados. La tensión de autoinducción, en principio, mantiene el flujo de corriente que atra%iesa la bobina, de manera que la corriente no %ar'a abruptamente sino que desciende paulatinamente 7asta llegar a cero. La siguiente imagen ilustra los procesos que se p roducen durante la descone#ión.
CUESTIONARIO (3A 4O4INA) 1. ¿Cuál es la trae!tor"a de la !ur#a de tens"$n en la res"sten!"a de des!ar*a R A) 2alta a un ele%ado %alor positi%o desciende a continuación lentamente acercándose a + 4 B) &alta a un elevado valor negativo y desciende a continuaci"n lentamente acerc!ndose a 0 V. &) 2alta inmediatamente a + 4 Permanece constante
. ¿C$o #ar-a la !ur#a de tens"$n A) ;o %ar'a en lo absoluto. D) La tensión desciende a7ora rápidamente el pico negati%o muestra una era pronunciación. C) #a tensi"n desciende ahora r!pidamente y el pico negativo muestra una pronunciaci"n.
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") La tensión desciende a7ora lentamente el pico negati%o muestra una ligera pronunciación E) La tensión desciende a7ora lentamente el pico negati%o muestra una pronunciación marcada. ) La tensión permanece constante.
