ECUACIÓN QUE RELACIONA EL VOLTAJE Y EL TIEMPO EN LA DESCARGA DE UN CAPACITOR

“ECUACIÓN QUE RELACIONA EL VOLTAJE Y EL TIEMPO EN LA DESCARGA DE UN CAPACITOR”

RESUMEN:

El propósito de este experimento fue, en base a los datos experimentales, crear un modelo matemático que describiera el fenómeno de descarga de un capacitor, analizando la relación entre las variables de voltaje y tiempo, contrastando la ecuación experimental obtenida con lo deducido teóricamente. Para ello se utilizó un circuito compuesto por una batería, cables, un capacitor y resistencias, se igualaron los potenciales del capacitor con los de la fuente de energía, para luego abrir el circuito y con un multímetro medir el voltaje cada 20 s a lo largo de 4: 30 min.

La ecuación experimental obtenida fue:

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Concluyendo que la ecuación que relaciona el potencial eléctrico y el tiempo, en un proceso de descarga en un capacitor, es de tipo exponencial

1. INTRODUCCIÓN

Capacitor. Se denominan ondas mecánicas a aquellas que necesitan de un medio físico deformable o elástico para viajar, originando una perturbación temporal en el medio, transportando solo energía y cantidad de movimiento sin que partículas materiales se desplacen.

En el caso de que la fuente de perturbación tenga movimiento armónico simple, las partículas del medio vibrarán también con M.A.S.

Voltaje. Es la presión que una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz ejerce sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, estableciendo así el flujo de corriente eléctrica.

Resistencia. Sucede cuando se hace vibrar una cuerda fija en los extremos, debido al fenómeno de reflexión, se da una superposición de ondas, el incidente y la reflejada. Dando paso a la formación de vientres, nodos y antinodos

Carga de un capacitor. Es el cambio de dirección del movimiento ondulatorio que ocurre en el mismo medio, este se da cuando la onda incidente se encuentra con un obstáculo, en caso este sea

Linealización. Método por el cual se construye una ecuación lineal capaz de aproximarse al comportamiento de una función no lineal. Ejemplo: Linealización de ecuación 1.4, función exponencial.

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Mínimos cuadrados. El método de mínimos cuadrados se usa para ajustar una recta a una serie de datos presentados como puntos en el plano. Para hallar las constantes de dicha recta, tato la pendiente (m) como el intercepto con el eje “y” (b) se usan las siguientes fórmulas:

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En esta práctica se estudió un circuito eléctrico, con el propósito de encontrar una ecuación que relacione tanto el voltaje de un capacitor como el tiempo, además de ver si lo previsto teóricamente se cumple o no.

1. MATERIAL Y MÉTODOS

1. Objeto de estudio:

El objeto de estudio fue un circuito compuesto por una batería, cables, una resistencia y un capacitor. Siendo las variables que se buscaban relacionar, el potencial eléctrico del capacitor y el tiempo, al abrir el circuito (descargar capacitor).

1. Instrumentos:

• Multímetro (1g). Utilizada para medir la masa de las pesas.
• Cronómetro. Usado para medir el tiempo y así tomar datos en los instantes deseados.

1. Materiales:

• Cables conductores de cobre N°14.
• Resistencia de 27 . Sirvió para limitar la velocidad con la cual se descargó el capacitor, haciendo posible/amena la toma de datos manual.[pic 7]
• Capacitor de 4000  a 16 V. Utilizado para almacenar carga y medir su potencial eléctrico al ser descargado.[pic 8]
• Pila 9V PANASONIC. Sirvió como fuerza electromotriz, brindando carga y potencial al capacitor.

1. Métodos y técnicas:

1. Con tijeras se cortaron alrededor de 15 cm de cable conductor. Para luego retirar el recubrimiento plástico de los extremos (2.5 cm a cada lado).

1. RESULTADOS

Se recogieron un total de 18 datos en intervalos de 20 s.

Tabla 1. Datos experimentales.

MÉTODO ESTADÍSTICO

Tabla 2. Datos necesarios para la linealización por mínimos cuadrados.

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