CARGA DE CAPACITOR

UNIVERSIDAD CATÓLICA SEDES SAPIENTIAE

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

LABORATIRIO III – CARGA DE UN CAPACITOR

ASIGNATURA: FISICA II

PROFESOR: CALDERON DÍAZ, GRIMALDO

ALUMNO: PALOMINO CABRERA, JAIR SERGIO

CICLO: V

SEMESTRE: 2014 - I

LIMA PERÚ

CARGA DE UN CONDENSADOR

INTRODUCCIÓN

1. Objetivo general:

Demostrar la diferencia entre la carga teórica de un condensador con la carga experimental.

2. Objetivos específicos:

2.1 Obtener mediante los fundamentos teóricos el valor de la constante de tiempo(RC=ţ), tiempo de carga máxima(5ţ).

2.2 Compara los datos teóricos con el tiempo y carga parcial que se obtienen de manera experimental.

2.3 Operar correctamente instrumentos de medición de tiempo, resistencia y voltios.

FUNDAMENTO TEÓRICO

1. Condensador o Capacitador: Es un elemento empleado en todo tipo de circuitos eléctricos para almacenar temporalmente carga eléctrica. Está formado por dos conductores (frecuentemente dos películas metálicas) separados entre sí por un material dieléctrico. Cuando aplicamos una diferencia de potencial ΔV entre ambos, un conductor adquiere una carga +Q y el otro –Q de modo que:

Q = C ΔV, donde C es la capacidad del condensador. Esta última representa la carga eléctrica que es capaz de almacenar el condensador por unidad de voltaje y se mide en faradios (1 Faradio = 1Culombio / 1 Voltio).

1.2. Proceso de carga: Inicialmente el condensador ha de encontrarse descargado. Para asegurar su descarga, basta conectar antes de empezar un cable entres sus dos bornes o cruzar los extremos. Como muestra la Figura 1, al pasar el interruptor S a la posición A, la fuente de alimentación con un voltaje V o se conecta, de modo que circula una corriente i(t)a través de la resistencia R1.

Figura 1:

La corriente circula y va decreciendo desde su valor máximo mientras se almacena una carga q(t) en el condensador hasta alcanzar Qm = CVo momento en que i(t) es despreciable.

Durante este tiempo se tiene, i(t) = dq(t)/dt siendo q(t) = CVc(t) y Vc(t) la caída de tensión entre los bornes del condensador. De la Figura 2, sumando las caídas de potencial en la resistencia generador y condensador ha de tenerse que Vo = VR1(t) + Vc(t) y aplicando la ley de Ohm a la resistencia VR1(t) = R1i(t) queda la ecuación, Vo = R1i(t) + q(t)/C.

Figura 2:

Finalmente, para la carga q(t) del condensador encontramos la siguiente ecuación diferencial, dq/dt + q(t)/R1C = VoR1 que se integra fácilmente con el cambio de variable q(t) = s(t) + CVo y teniendo en cuenta que en el instante inicial q(0)= 0.

La solución es, q(t) = CVo(1−e^−t/R1C) o bien, dividiendo por la capacidad C, Vc(t) = Vo(1−e^−t/R1C)

INSTRUMENTOS

1. Condensador electrolítico: Es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente continua pero no corriente alterna.

2. Protoboard:

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