INFORME N°6
I.
INTRODUCCION
INFORME N°6
II.
OBJETIVOS 1. Mostrar la potencia eléctrica como función del voltaje y de la corriente, calculadoras y midiendo la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje. 2. Demostrar el Voltaje y Corriente de carga y descarga de un condensador. 3. Mientras ue el campo eléctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magnético est! ligado a portadores de carga en movimiento, esto es, a una corriente eléctrica y veremos el comportamiento de una "o"ina.
III.
FUNDAMENTO TEORICO – Condensadores #os condensadores son estructuras en las ue se puede almacenar cargas eléctricas en reposo. $n su estructura "!sica, un condensador consta de dos placas met!licas ue representan los electrodos del condensador. %or medio del aislamiento de las cargas se forma una diferencia de potencial eléctrico &tensión' U entre los electrodos. #a imagen siguiente muestra como ejemplo un condensador de placas, con la superficie ( y la distancia entre placas d , ue porta la carga ). De"ido al aislamiento de cargas se forma un campo eléctrico entre las placas &no representado en esta imagen'.
$ntre las placas, por lo general, se encuentra un material aislante, esto es, el elemento ue se conoce como dieléctrico &no representado en la parte superior'. $ntre la carga y la tensión e*iste una relación lineal+ es v!lida la siguiente relación. #a magnitud C representa la capacidad del condensador, y se e*presa con la unidad faradio &sm"olo- '.
INFORME N°6 #a capacidad de un condensador se puede asumir como constante, y depende /nicamente de la estructura geométrica y del dieléctrico empleado. %ara un condensador de placas es v!lida la siguiente relación-
$n esta ecuación, ε0 es la constante eléctrica de campo y posee un valor de .2 * 10412 (56Vm, εr es el ndice dieléctrico &carente de unidad', ( la superficie de una placa y d la distancia entre placas. 5i un condensador se conecta a una tensión continua 70 a través de una resistencia de carga 8, se carga de"ido a la presencia de dic9a tensión, proceso durante el cual la tensión del condensador, de acuerdo con una función e*ponencial, aumenta de 0 V 9asta alcan:ar su valor final 70 &100;' &curva de carga de un condensador, véase la imagen de la i:uierda'. 5i, 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 derec9a'.
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, y 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:
! "
#ensión de salida:
! "
INFORME N°6 Abra el instrumento virtual Osciloscopio a través de la opción de menú Instrumentos | Instrumentos de medición | Osciloscopio, o también pulsando la siguiente imagen, y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. Ajustes del osciloscopio
$anal A
% " & div
$anal '
(!! m" & div
'ase de tiempo:
(!! ms & div
)odo de operación: #rigger:
*&#, +$ $anal A & lanco ascendente & -/01E & pre2#rigger (%3
Aplique a4ora un salto de tensión al condensador, conectando la uente de tensión continua por medio de la tecla 567ER. Arrastre el oscilograma obtenido 4acia la siguiente ventana.
IV.
CUESTIONARIO. (El Condensador) 1. ¿C!l es la "ra#e$"or%a de la $r&a de la "ens%'n del $ondensador dess de *e se $one$"a la "ens%'n $on"%na+ (' 5alta inmediatamente a un valor de apro*imadamente 10 V y se mantiene en este valor.
INFORME N°6 <' (sciende linealmente 9asta alcan:ar un valor apro*imado de 10V y se mantiene en este valor C) Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor. D' (sciende e*ponencialmente 9asta alcan:ar un valor apro*imado de 10 V y, a continuación, vuelve a descender a = V.
,. ¿C!l es la "ra#e$"or%a de la $r&a de $orr%en"e de $ar-a dess de *e se $one$"a la "ens%'n $on"%na+ (' Durante todo el proceso de carga se mantiene constante. <' $n primer lugar, salta a un valor m!*imo y luego desciende linealmente 9asta llegar a cero. C' (sciende e*ponencialmente de cero a un valor m!*imo. D) En primer lugar, salta a un valor mximo y, a continuaci!n, desciende exponencialmente hasta llegar a cero.
. ¿/ rea$$%'n o$as%onar0a na d%s%n$%'n de la res%s"en$%a de $ar-a R1 en el &alor !2%o de la $orr%en"e de $ar-a+ (' >inguna. <' #a corriente de carga disminuira. C) "a corriente de carga ascender#a. 5epare el condensador de la tensión de alimentación retirando el ca"le del clavijero V3 y o"serve la tensión del condensador durante un tiempo prolongado.
3. ¿/ s$ede $on la "ens%'n del $ondensador+ (' <' C) D'
%ermanece constante. (umenta Desciende paulatinamente hasta llegar a 0 V. %rimeramente asciende y luego desciende 9asta 0 V.
4. ¿C'o se ede e2l%$ar es"a rea$$%'n+ (' $l condensador, una ve: ue se 9a retirado la tensión de alimentación, representa una resistencia ó9mica. $) El condensador se descarga a trav%s de la resistencia interna de la medici!n. C' $l condensador mantiene su tensión puesto ue la carga no puede salir al e*terior.
5. ¿/ se ede o6ser&ar en $on"raos%$%'n a la ed%$%'n $on"%na+ (' >o se o"serva ninguna diferencia con la medición continua. <' #a tensión desciende a9ora m!s r!pidamente.
INFORME N°6 C) "a tensi!n desciende ahora ms lentamente. D' #a tensión permanece a9ora constante.
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V.
FUNDAMENTO TEORICO DE 7A BOBINA EN E7 CIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA
INDUCTANCIA DE UNA BOBINA ?unto al campo eléctrico, ue 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. Mientras ue el campo eléctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magnético est! ligado a portadores de carga en movimiento, esto es, a una corriente eléctrica. #a inductancia # de la "o"ina es, en este caso, un indicador de su capacidad para generar una tensión de autoinducción. %ara una "o"ina alargada es v!lida la siguiente relación-
$n esta ecuación, µ0 es la constante magnética de campo, µr la permea"ilidad relativa del n/cleo de la "o"ina, N el n/mero de espiras, l la longitud de la "o"ina y A su sección transversal &véase la imagen siguiente'.
#a unidad de la inductancia es el henrio &sm"olo @, 1 @ A 1 Vs6('. 7na "o"ina tiene una inductancia igual a 1 @ si durante la modificación uniforme de la corriente ue fluye por ella en 1 ( por segundo, se induce una tensión de autoinducción igual a 1 V.
INFORME N°6
CONE8I9N : DESCONE8I9N DE UNA BOBINA 5i una "o"ina se encuentra en un circuito de corriente continua, la corriente ue fluye por ella es constante 4 tomando en cuenta, en primer lugar, el proceso de cone*ión 4 de manera ue no se genera ninguna tensión de autoinducción. #a "o"ina act/a, por tanto, en este caso, como una resistencia ó9mica, cuyo valor de resistencia &por lo general muy peueBo', resulta del valor de resistencia especfico del material de la "o"ina al igual ue de la longitud y sección transversal del alam"re. Cuando se conecta una "o"ina, en primer lugar, se forma su campo magnético+ de"ido a las modificaciones resultantes del flujo, se crea una tensión de autoinducción ue act/a opuestamente a la tensión aplicada. De esta manera no asciende la intensidad de corriente a"ruptamente en el circuito eléctrico &como ocurrira con una carga resistiva', sino ue la corriente asciende paulatinamente 9asta alcan:ar un determinado valor final. 5i se desconecta la "o"ina, tiene lugar un proceso inverso- (l diluirse el campo magnético se origina una tensión de autoinducción, ue tiene el mismo sentido ue la tensión ue se aplica"a anteriormente, y ue en las "o"inas con fuertes campos magnéticos puede adoptar valores m!s elevados. #a tensión de autoinducción, en principio, mantiene el flujo de corriente ue atraviesa la "o"ina, de manera ue la corriente no vara a"ruptamente sino ue desciende paulatinamente 9asta llegar a cero. #a siguiente imagen ilustra los procesos ue se produ cen durante la descone*ión.
VI.
CUESTIONARIO (7A BOBINA) 1. ¿C!l es la "ra#e$"or%a de la $r&a de "ens%'n en la res%s"en$%a de des$ar-a R,+ (' 5alta a un elevado valor positivo y desciende a continuación lentamente acerc!ndose a 0 V $) &alta a un elevado valor negativo y desciende a continuaci!n lentamente acercndose a 0 V. C' 5alta inmediatamente a 0 V %ermanece constante
INFORME N°6
,. ¿C'o &ar0a la $r&a de "ens%'n+ (' >o vara en lo a"soluto. <' #a tensión desciende a9ora r!pidamente y el pico negativo muestra una era pronunciación. C) "a tensi!n desciende ahora rpidamente y el pico negativo muestra una pronunciaci!n. D' #a tensión desciende a9ora lentamente y el pico negativo muestra una ligera pronunciación $' #a tensión desciende a9ora lentamente y el pico negativo muestra una pronunciación marcada. ' #a tensión permanece constante.
