UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE GEOLOGÍA, MINAS, METALURGIA Y CIENCIAS GEOGRÁFICAS ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA I NGENIERÍA METALÚRGICA
Laboratorio Física
Informe N°06 Curso: Física III Tema: Condensadore Condensadoress y Bobinas en Circuitos de C.C. Profesor: Arnulfo Guillén Guevara Estudiante: AZAÑERO HARO YORDIN PAULINO SOLIS OCTAVIO ABANTO QUEBEDO ETHEL CUCHO YOPLA ROSA LORENA Miércoles, 28 de mayo de 2014
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Tabla de Contenidos Introducción ....................................................................................................................2 Objetivos.........................................................................................................................2 Principios Teóricos...........................................................................................................2 CONDENSADORES ....................................................... ................................................................. ....... 3
Metodología experimental ..............................................................................................6 Cuestionario ................................................................................................................. .................. 8
Conclusiones y Sugerencias ............................................................................................ 10 Bibliografía y Referencias...............................................................................................10
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Introducción Durante el presente laboratorio se llevara a cabo los respectivos usos, así como fundamentos que se tiene que tener sobre la potencia eléctrica, bobina y condensadores con el fin de afianzar nuestros conocimientos, obtener la mayor información posible de estos materiales y ver cómo funcionan en un circuito determinado, para luego así al fin poder usarlo para obtener cálculos que se harán durante el presente informe.
Objetivos
Mostrar la potencia eléctrica como función del voltaje y de la corriente, calculando y midiendo la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje.
Demostrar el Voltaje y Corriente de carga y descarga de un condensador
Mientras que el campo eléctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magnético está ligado a portadores de carga en movimiento, esto es, a una corriente eléctrica y veremos el comportamiento de una bobina
Principios Teóricos La potencia es una medida del trabajo realizado en un intervalo de tiempo determinado. En el S.I la unidad de potencia es el watt (W), denominado así en honor a James Watt quien Perfecciono la máquina de vapor. La potencia de 1 W es el trabajo realizado en 1 s por 1 V de Tensión eléctrica para mover una carga de 1 C. Cuando fluye corriente a través de la resistencia la energía eléctrica se transforma en calor. Si la diferencia de potencial entre los terminales de una resistencia R es V, el campo eléctrico realiza Un trabajo d W para transportar una carga positiva dq desde el extremo de mayor potencial al de menor potencial.
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dW = V dq
La potencia es:
P
dW
dt
V
dq dt
VI
V 2
R
RI 2
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 y la distancia entre placas d , que porta la carga Q. Debido 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 y la tensión existe una relación lineal; es válida la siguiente relación
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La magnitud C representa la capacidad del condensador, y se expresa con la unidad faradio
(símbolo: F). Mientras mayor sea la capacidad de un condensador, se debe
aplicar un volumen mayor de carga para generar una tensión determinada entre sus electrodos. Análogamente, podemos tomar como ejemplo una piscina, en donde la capacidad es la superficie de su fondo, la carga el volumen de agua de la piscina y la tensión la altura de llenado: Mientras más grande sea la superficie de la base (capacidad) de la piscina, se necesitará más agua (carga) para conseguir una determinada altura de llenado (tensión). La capacidad de un condensador se puede asumir como constante, y depende únicamente de la estructura geométrica y del dieléctrico empleado. Para un condensador de placas es válida la siguiente relación:
En esta ecuación, ε0 es la constante eléctrica de campo y posee 12 AS/Vm, εr es el índice dieléctrico (carente de unidad), A
un valor de 8.8542·10-
la superficie de una placa y
d la distancia entre placas.
Si un condensador se conecta a una tensión continua U 0 a través de una resistencia de carga R, se carga debido a la presencia de dicha tensión, proceso durante el cual la tensión del condensador, de acuerdo con una función exponencial, aumenta de 0 V hasta alcanzar su valor final U0 (100%) (Curva de carga de un condensador, véase la imagen de la izquierda). Si, a continuación, se desconecta el condensador de la fuente de tensión y se lo cortocircuita, se produce un proceso de descarga inverso al proceso de carga (véase la imagen de la derecha).
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Las corrientes de carga y de descarga fluyen aquí en sentidos contrarios. La velocidad de descarga del condensador depende de su capacidad y del valor de la resistencia R y se caracteriza por medio de la constante de tiempo T = R·C . Una vez que ha transcurrido este tiempo, durante la carga, el condensador ha alcanzado el 63% de su valor de tensión o bien, durante la descarga, ha perdido el 63% de su tensión inicial. Si el condensador está completamente cargado, ya no fluye ninguna corriente de carga; por tanto, un condensador bloquea la corriente continua . Si después del proceso de carga del condensador se produce una desconexión de la fuente de tensión, sin que el circuito de corriente se cortocircuite, teóricamente, el condensador mantiene toda su carga y, con ello, su tensión por tiempo indefinido. Naturalmente, en la realidad, se produce siempre una cierta auto descarga.
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Metodología experimental En el experimento analizamos el proceso de carga de un condensador de 100 μF (curva
de la tensión del condensador y corriente de carga). Monteamos el circuito con los datos requeridos.
Ajustes del osciloscopio
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Canal A
5 V / div
Canal B
200 mV / div
Base de tiempo:
200 ms / div
Modo de operación:
X/T, DC
Trigger:
Canal
A
/
flanco
ascendente / SINGLE / pre-Trigger 25%
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Cuestionario 1.- ¿Cuál es la trayectoria de la curva de la tensión del condensador después de que se conecta la tensión continua? A) Salta inmediatamente a un valor de aproximadamente 10 V y se mantiene en este valor. B) Asciende linealmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor.
C) Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor. D) Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y, a continuación, vuelve a descender a 0V
2.- ¿Cuál es la trayectoria de la curva de corriente de carga después de que se conecta la tensión continua? A) Durante todo el proceso de carga se mantiene constante. B) En primer lugar, salta a un valor máximo y luego desciende linealmente hasta llegar a cero. C) Asciende exponencialmente de cero a un valor máximo.
D) En primer lugar, salta a un valor máximo y, a continuación, desciende exponencialmente hasta llegar a cero . 3.- ¿Qué reacción ocasionaría una disminución de la resistencia de carga R13 en el valor máximo de la corriente de carga? A) Ninguna. B) La corriente de carga disminuiría.
C) La corriente de carga ascendería. Separe el condensador de la tensión de alimentación retirando el cable del clavijero V43 y observe la tensión del condensador durante un tiempo prolongado.
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4.- ¿Qué sucede con la tensión del condensador? A) Permanece constante. B) Aumenta.
C) Desciende paulatinamente hasta llegar a 0 V. D) Primeramente asciende y luego desciende hasta 0 V.
5.- ¿Cómo se puede explicar esta reacción? A) El condensador, una vez que se ha retirado la tensión de alimentación, representa una resistencia óhmica.
B) El condensador se descarga a través de la resistencia interna de la medición. C) El condensador mantiene su tensión puesto que la carga no puede salir al exterior. Vuelva a conectar la fuente de tensión continua para volver a cargar el condensador. Para analizar la influencia de la resistencia de entrada necesaria para la medición (ANALOG IN), separe ahora la conexión con el clavijero A+). Vuelva a separar ahora el cable que va al clavijero X43. A continuación, conecte A+, sólo brevemente, para comprobar la tensión del condensador y mida la tensión en largos intervalos de tiempo.
6.- ¿Qué se puede observar en contraposición a la medición continua? A) No se observa ninguna diferencia con la medición continua. B) La tensión desciende ahora más rápidamente.
C) La tensión desciende ahora más lentamente. D) La tensión permanece ahora constante. Entre b y c, señalaría una desviación inicial aunque estuviera en equilibrio.
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Conclusiones y Sugerencias
El Debemos mantener el cuidado adecuado con los materiales que se nos dan, ya que suelen ser muy frágiles.
Tener cuidado con los aparatos electrónicos que estamos usando ya que algún desperfecto o mala conexión haría que esta varié su resultado o simplemente no de ninguna.
Hacer bien las conexiones facilita y apresura el trabajo en el laboratorio.
Un condensador bloquea la corriente continua. Si el condensador está completamente cargado, ya no fluye ninguna corriente de
carga; por tanto lo anterior.
Bibliografía y Referencias
http://fisica.unmsm.edu.pe/images/9/98/Laboratorio-4.pdf
http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema8/Paginas/Pagina1.ht m
http://fisica.udea.edu.co/~labgicm/Curso%20de%20Electronica/2009_Puente_ de_Wheaststone.pdf
Guillén Guevara Arnulfo, Fabián Salvador Julio, Alvarado Pinedo Lucas . Manual de Laboratorio de Electricidad y Magnetismo Física III . Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Décimo Segunda Edición.
OLIVES, F.S. Física general aplicada. Enciclopedia Hispania SOPENA.
HALLIDAY – RESNICK. Física. Volumen II.
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