Descarga De Un Condensador

DESCARGA DE UN CONDENSADOR

RESUMEN Y OBJETIVOS ALCANZADOS

Los objetivos centrales de la experiencia eran estudiar el comportamiento de un condensador al aplicarle una diferencia de potencial conocida y comprobar experimentalmente los procesos de carga y descarga del capacitor mediante una resistencia, además de ello se pretendía representar gráficamente la relación entre V vs. t y t vs. R para facilitar la comprensión de los fenómenos a estudiar. Y por medio de estas se pudo comprobar la relación entre las variables, inversa y directa respectivamente como era de esperarse.

MARCO TEORICO

Los circuitos más simples consisten solo en elementos pasivos (resistencias) y en los que las corrientes se mantienen constantes en el tiempo. Al introducirse el condensador, como otro elemento del circuito, lleva a considerar corrientes variables con el tiempo.

El condensador es un dispositivo que almacena carga eléctrica. En su forma más sencilla, un condensador está formado por dos placas metálicas (armaduras) separadas por una lámina no conductora o dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador, ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra placa. La botella de Leyden es un condensador simple en el que las dos placas conductoras son finos revestimientos metálicos dentro y fuera del cristal de la botella, que a su vez es el dieléctrico. La magnitud que caracteriza a un condensador es su capacidad, cantidad de carga eléctrica que puede almacenar a una diferencia de potencial determinado.

Los condensadores tienen un límite para la carga eléctrica que pueden almacenar, pasado el cual se perforan. Pueden conducir corriente continua durante sólo un instante, aunquefuncionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Esta propiedad los convierte en dispositivos muy útiles cuando debe impedirse que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico. Los condensadores de capacidad fija y capacidad variable se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia.

Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas. El aire, la mica, la cerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como dieléctricos, según la utilidad que se pretenda dar al dispositivo.

En nuestro experimento veremos y analizaremos los siguientes comportamientos:

Veremos como se comporta la corriente eléctrica con un condensador en distintos intervalos de tiempo. Observaremos como se comporta el condensador cuando se carga y se descarga a y desde un voltaje determinado por una fuente de poder

Lo que se puede determinar sobre los aspectos teóricos es que para poder realizar este experimento tuvimos que utilizar las leyes de Kirchhoff, las cuales enuncian que:

• Las sumas de las corrientes que entran a cualquier unión deben ser iguales a las sumas de las corrientes que salen de esa unión.

• La suma algebraica de los cambios de potencial a través de todos los elementos alrededor de cualquier lazo de circuitos cerrados debe ser igual a cero.

DESCRIPCION DEL MONTAJE EXPERIMENTAL

Para el desarrollo de la presente práctica se requirió de los siguientes materiales:

▪ Alimentación de potencia: tensión de 12V.

▪ Cronómetro.

▪ Voltímetro.

▪ Resistores y condensadores, elegidos de modo que RC sea del orden de 100 segundos.

▪ Una resistencia de carga y descarga rápida apropiada

Con ellos se realizó un montaje de esta manera:

[pic]

La práctica se dividió en dos partes.

PARTE 1: DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE TIEMPO ζ

Se determinó un valor para la capacitancia y la resistencia (C= 100µF, RE=1MΩ), que permanecieron constantes, también se eligió una diferencia de potencial inicial correspondiente a 30V, sin embargo el voltímetro registro un valor cercano a la mitad del voltaje generado en la fuente debido a que como es un ciercuito en serie, éste se reparte según el valor de las resistencias.

Después se conectó el generador para iniciar la carga del condensador; al finalizar este proceso se desconectó la fuente y, simultáneamente se inició el cronometraje. Se calculó el tiempo que demoraba el voltímetro en descender 3 voltios, realizando un total de 9 mediciones.

PARTE 2: DETERMINACIÓN DEL VALOR DE LA CAPACITANCIA C

En esta parte se siguió un procedimiento similar al anterior: se realizó la carga del condensador, la descarga de la fuente y se inició la toma del tiempo, diferenciándose en que la medida se extendió hasta el momento en que la diferencia de potencial descendía a la mitad del valor inicial. Primeramente se trabajó con los valores de voltaje, resistencia y capacitancia de la parte A, y después se fue aumentando el valor de la resistencia hasta un máximo de 4.7 MΩ, como consecuencia de esta variación se presentó un cambio en V. Se llevó a cabo un total de 5 medidas y la correspondiente tabulación de datos.

TABLA DE DATOS

Tabla 1. PARTE A.

Determinación de la Constante de Tiempo T

RE= 1M Ω C= 100 µF

|t [seg] |Voltios [V] |Ln V |

|20,31 |30 |3,401 |

|48,75 |27 |3,295 |

|81,21 |24 |3,178 |

|109,95 |21 |3,044 |

|166,92

...