LABORATORIO DE FÍSICA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO 6 CAPACITANCIA SERIE Y PARALELO 16 6 22 10 am Carolina Osorio Sergio Giraldo Daniel Zuluaga Valentina Román Santiago Gallego
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4.1 Capacitores electrolíticos en serie y paralelo
Establezca con los datos medidos y de acuerdo a la configuración de los capacitores, las expresiones matemáticas que relacionan la capacitancia equivalente con los valores de la capacitancia de cada uno de los capacitores de la configuración.
En la primera prueba donde no se tenía conectada la fuente, se realizó lo siguiente: Se tomaron las medidas de capacitancia de cada capacitor con el multímetro ; y se obtuvo: Capacitor de 22 µF: 18,6 µF Capacitor de 3,3 µF: 3,4 µF Capacitor de 22 µF: 16,3 µF Se solicitó hallar la capacitancia equivalente para dos sistemas; serie y paralelo, los resultados fueron los siguientes: Capacitancia en Serie: 2,3 µF Capacitancia en Paralelo: 38,3 µF Al analizar los valores de cada capacitancia equivalente se entiende que: La capacitancia en paralelo es la suma de todas las capacitancias: Ce = C1+C2+C3 = 18,6 µF + 3,4 µF + 16,3 µF = 38,3 µF Ce = ∑=1 La capacitancia en serie se halla de la siguiente manera: Ce= 1/((1/C1) + (1/C2) + (1/C3)) = 1/((1/18,6 µF)+(1/3,4 µF)+(1/16,3 µF)) Ce= 1/(0,05376+0,29412+0,06135) = 1/0,40923 ≈ 2,44 µF Podemos ver que este valor se aproxima al que se calculó cal culó con el multímetro en el laboratorio. Cabe decir que la capacitancia equivalente en serie es la inversa de la suma de 1 las inversas de las capacitancias: Ce = 1/ ∑=1 En la segunda prueba donde se tenía conectada la fuente con un voltaje de 10V, se realizó lo siguiente: Se tomaron medidas de voltaje usando los mismos capacitores anteriores, igualmente conectados en serie y en paralelo; se obtuvo lo siguiente: Voltaje en Paralelo: El voltaje es el mismo en cada uno de los capacitores, se mantiene constante en todo el circuito.
Ve = V1 = V2 = V3 Voltaje en Serie: Se proporciona el voltaje de forma inmediata i nmediata y se mide en ese instante, se puede observar que el voltaje total es la suma de los voltajes que hay en cada capacitor, el voltaje de cada capacitor no es constante y va variando respecto al tiempo, es decir, que en la entrada negativa (o positiva, no recuerdo) r ecuerdo) entraba la mayor cantidad de voltaje y se iba distribuyendo por los otros capacitores a medida que avanzaba el tiempo. Luego para que hubiera una distribución equivalente y “balanceada” del circuito, en los extremos del circuito
quedaba un capacitor con un voltaje más alto que qu e el otro (quedaba con mayor voltaje el positivo que el negativo, creo) y el del centro tenía un voltaje nulo; siempre dando el voltaje equivalente de 10V que proporcionaba la fuente. Se hicieron varias pruebas para verificar el comportamiento del voltaje en todo el circuito, los resultados fueron los siguientes: Ve1 = 1,45V + 0,00V + 8,65V = 10V Ve2 = 7,25V + 0,00V + 3,15V = 10V Ve3 = 0,50V + 0,00V + 9,50V = 10V Se hizo una prueba adicional midiendo en el capacitor de la mitad en el mismo instante que se proporcionaba el voltaje de la fuente al circuito, y también presentó un voltaje diferente de cero, pero se iba distribuyendo ese voltaje en los extremos del circuito hasta alcanzar el equilibrio y dejando el capacitor de la mitad con un voltaje de 0. Luego se puede deducir que Ve = ∑1=1
4.2 Transferencia de energía
Escriba los valores de voltaje y de carga almacenada en cada uno de los capacitores antes y después de desconectar la fuente. Analice los resultados
Se tiene la ecuación: C = Q/V donde C es la capacitancia, Q es la carga y V el voltaje del circuito donde se realizó la prueba. Se utilizaron los siguientes capacitores: Capacitor de 22 µF medido en el multímetro: 18,1 µF Capacitor de 10 µF medido en el multímetro: 9,2 µF El valor del voltaje y de carga almacenada antes de desconectar la fuente: V = 0,64 El valor del voltaje de carga almacenada después de desconectar la fuente: V = 0,5 El valor de la carga car ga antes de desconectar la fuente: Q = C*V Q = 9,2 µF * 10V = 920 C (Si esta ben hasta donde recuerdo primero se conectó el de 10 µF) Q = 18,1 µF * 0 = 0 C porque uno estaba desconectado El valor de la carga después de desconectar la fuente: Q = C*V Q = 9,2 µF * 0,64 V = 5,888 C Q = 18,1 µF * 0,5 V = 9,05 C
Cuando se conecta la fuente y se carga uno de los capacitores estos almacenan carga al desconectar la fuente y conectar el circuito nuevamente, esta carga que se guardó en el capacitor se transmite al circuito y por tanto se trasmite al otro capacitor. La diferencia de voltaje encontrada en las medidas se observa ya que en el tiempo que se demoran en conectar el circuito se presenta una descarga del capacitor
