UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
Laboratorio experimental de electromagnetismo
PRÁCTICA No.3
Capacitancia y capacitores Alumnos: Miranda Najera José Emmanuel Puente Puente Laura Valeria Reyes García Andrés Sánchez Perea Bryan Vega Sánchez Jennifer Vanesa
Profesor: Ing. Jesús Felipe Lanuza García
Grupo: 1301C
06/10/2017
Objetivos
I.
Distinguirá los diferentes tipos de capacitores y sus características.
II.
Verificará que los capacitores almacenan energía.
III.
Verificará la relación que cuantifica la carga y el voltaje en un arreglo de
capacitores en sus diferentes tipos de conexión.
Procedimiento Experimental 1. Con base a la explicación y a lo observado, ¿Qué parámetros debe especificar el fabricante de un capacitor? Las especificaciones primordiales que el fabricante debe especificar en los capacitores son: - Capacidad (µF) - Tensión a la que es sometida: Voltaje (V) Como se sabe, los tipos de capacitores son: -
Cerámicos.
-
Plásticos.
- Mica. - Electrolíticos. - De doble capa eléctrica. La sección de la práctica se desarrolló con un capacitor electrolítico; cuyas especificaciones y/o características son de manera generalizada: - Capacitancias desde 0.5 pF en adelante. - Tensión de trabajo de 3V a 15.00 volts - Tolerancia de 1% y 5% - Amplia banda de tensiones de trabajo. 2.- Capacitor de trabajo con polaridad invertida y voltaje de trabajo excedido. ¿Por qué debemos respetar el valor del voltaje y la polaridad especificados en los capacitores? No se debe exceder el voltaje indicado en el capacitor ya que esto ocasiona una sobrecarga que culmina en la explosión del condensador, lo mismo sucede al invertir las polaridades.
4.- Explicación por parte del profesor del funcionamiento de un capacitor como filtro de señal de audio. El capacitor absorbe o retiene parte de la energía que va dirigida a la bocina y es por eso que un sonido que resultaba audible parece ser que deja de escucharse
5.- Arme el circuito de la figura 3.7.
6.- Varíe la frecuencia en el generador, hasta escuchar un sonido y siga incrementándola hasta que se deje de oír.
c) De acuerdo a lo escuchado ¿Cuál es el rango de la frecuencia audible? Se comienza a escuchar desde los 20 Hz sin capacitor, pero con él, el sonido parece desaparecer y se vuelve audible de nuevo entre los 30 o 40 Hz 7.- Mantenga una frecuencia audible y a continuación agregue un capacitor que sirva como filtro, según se muestra en la figura 3.8 y escuche el cambio de sonido. Repetir el experimento con distintos capacitores.
Generador de
Bocina funciones
50 VCD
Figura 3.8 Circuito de audio con capacitor (filtro). a) ¿Cómo
funciona un capacitor como filtro para señales de audio y qué concluye respecto a lo sucedido?
R=El capacitor actuó disminuyendo el sonido y por tanto su la frecuencia, ya que el capacitor acumulo energía eléctrica en su interior y esa energía ya no logro llegar a la bocina, siendo así el capacitor un filtro de sonido.
Almacenamiento de energía en un capacitor. 8.-Verifique queel capacitor de 2200 F se encuentre descargado y posteriormente conéctelo u a la fuente de poder , como se indica en la figura 3.9.
Figura 3.9 Energización de un capacitor.
9.- Desconecte el capacitor, teniendo cuidado de no tocar sus terminales y conéctelo a las Terminales del Voltámetr Según se muestra en la3.10 figura. .
Figura3.10Des energización de un capacitor.
b) De
acuerdo a lo sucedido, explique por qué el voltímetro marca un voltaje al conectarse al capacitor. R= El capacitor, gracias a sus propiedades físicas y químicas, acumula carga eléctrica en su interior, entonces cuando este se conecta a cualquier conductor, deja fluir esa corriente acumulada, por lo cual el voltímetro fue capaz de medir una corriente y a su vez el capacitor se fue descargando.
10.- Repita el inciso 8 y 9, pero ahora conecte un LED (diodo emisor de luz) a las del capacitor, cuidando su polaridad, Como se indica en la figura 3.11 y observe lo que sucede.
Figura 3.11 Desenergización de un capacitor con LED.
terminales
c) ¿Qué
concluye de acuerdo a lo observado en el inciso anterior? R= que efectivamente, el capacitor almacena energía eléctrica y al conectarlo a un LED este se descarga, convirtiendo la energía eléctrica en luz a través del mismo LED.
Circuitos con capacitores. 11.- Arme el circuito de la figura 3.12, cuidando la polaridad de los capacitores.
12.- Mida el voltaje en los capacitores C1 y C2, anotando los valores obtenidos en la tabla 3.1. 13.- Arme el circuito de la figura 3.13.
14.- Mida el voltaje en cada capacitor C1 y C2 y concentre en la tabla 3.1.
sus resultados
16.- Mida el voltaje en cada capacitor C1, C2 y C3 concentrando sus resultados en la tabla 3.1. CIRCUITO T Figura 3.12 Figura 3.13
VC1 [V] 3.8 10.10
VC2 [V] 6.3 10.10
VC3 [V]
Figura 3.14
6.97
3.123
3.123
Tabla 3.1 Concentrado de voltajes en capacitores.
g) A partir de la tabla 3.1, diga si, se cumple o no la relación de carga igual en capacitores en serie y justifique su respuesta con cálculos. Si se cumple. Cálculos
Circuito en serie: C1 + C2 = Voltaje fuente 3.8 + 6.3 = 10.
Para capacitores conectados en paralelo el voltaje es igual entre sus terminales. De acuerdo a los valores de la tabla 3.1 ¿Se cumple para los circuitos de las figuras, 3.13 y 3.14? En el circuito en paralelo si, en el circuito mixto no.
i) De acuerdo a las mediciones de la figura 3.12 y 3.13 ¿En qué circuito se almacena una mayor energía?, justifique su respuesta con cálculos.
Cálculos Circuito paralelo C1 + C2 = Voltaje fuente 10.10 + 10.10 = 20.20 Circuito mixto C1 + C2 + C3 = Voltaje fuente 6.97 + 3.123 + 3.123 =13.216
Conclusiones. Se logró aprender a realizar un circuito usando capacitores. Entre los resultados obtenidos anteriormente podemos ver un error demasiado grande al comparar la capacitancia total teórica con la capacitancia total experimental, esto tiene una causa y un significado puesto que esto se da debido a que al ser una serie abierta en la que utilizamos capacitores con grandes valores combinados con capacitores de valores pequeños como los cerámicos, la capacitancia total se va a inclinar en gran manera hacia los valores más pequeños, por lo que la capacitancia experimental baja su valor en gran medida. De esto nos pudimos dar cuenta cuando en el circuito cuando quitábamos un capacitor electrolítico que estaba en paralelo con otro, no causaba variación en la medida experimental, además a la hora de hacer los cálculos teóricos nos pudimos dar cuenta que por mayor valor que le diéramos a un capacitor electrolítico, el resultado siempre iba a ser el mismo en la capacitancia total.
Otro causante de error tan grande es debido a la tolerancia de los capacitores entendiéndose por tolerancia Como los límites dentro de los cuales puede variar el valor teórico o nominal del capacitor / condensador. Esto se ve claramente en nuestro ensayo ya que podemos observar que los errores promedios son demasiado grandes lo que afecta en gran medida el resultado esperado.
Además de lo descrito anteriormente cabe resaltar que también se deben tomar en cuenta errores presentes en los equipos utilizados como el multímetro, que pueden influir en gran manera en el resultado obtenido.
Para capacitores en paralelo el voltaje es igual y para capacitores en serie el voltaje equivalente es la suma de los voltajes de cada capacitor.
La mayoría de los capacitores tiene un material no conductor al cual llamamos dieléctrico.
Los capacitores almacenan energía, cuando se conecta una fuente se van cargando hasta llegar a un punto de equilibrio.
Al conectar los capacitores hay que tomar en cuenta la polarización ya que si no se hace así los resultados que se esperan no se obtendrán.
