EXPERIENCIA: Nº3 CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR

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ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO PARA INGENIERÍA

EXPERIENCIA: Nº3

CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR

Profesor: Leonardo Caballero Alvial

Integrantes:

Sebastian Arenas Márquez                 sebastian.arenas@usach.cl

Marcelo Troncoso Barra                 marcelo.troncoso@usach.cl

INDICE

Introducción2

Método experimental4

Resultados5

Discusión8

Conclusión; Referencias10

INTRODUCCIÓN

Lo primero y quizás más relevante para poder comprender este experimento de mejor manera es comprender lo que es un condensador y cuales son algunas de sus principales características puesto que el presente informe tendrá como principal enfoque lo que es la carga y descarga de un condensador; Un capacitor o condensador está formado por dos conductores cuya forma es arbitraria y aislados entre sí (y también de su entorno). Una vez cargado eléctricamente el capacitor, en cada uno de los conductores que lo forman (llamados comúnmente placas), se manifiesta una carga eléctrica de igual magnitud, pero de signos opuestos. Además, se establece un campo eléctrico (ente vectorial) y una diferencia de potencial entre los conductores. Entre sus principales funciones encontramos:

-Almacenamiento de carga eléctrica.

-Almacenamiento de energía eléctrica.

-Partida de motores.

-Control de tiempo (alarmas), etcétera.

Carga del condensador

[pic 2]:

El circuito de la figura permite cargar lentamente el condensador C. La resistencia R limita la corriente I de carga. Si al momento de cerrar el interruptor S (instante t = 0) el condensador C está descargado (q = 0), el voltaje Vc del condensador evoluciona según la siguiente ecuación:

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Un proceso típico del proceso de carga es t=RC para el cual la ecuación es:

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Este instante se denota como t = RC, su unidad es el segundo cuando R se mide en [ohm] y la capacidad en [faradio], y se denomina constante de tiempo capacitiva. Por otro lado, despejando Euler en la primera ecuación tenemos:

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Y ocupando logaritmo natural de la expresión anterior se obtiene:

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Luego, si se grafica el logaritmo natural de  menos Vc versus tiempo se obtiene una recta cuya pendiente es igual al valor recíproco de la constante del tiempo t=RC del circuito.[pic 7]

Descarga del condensador

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El circuito de la figura permite descargar lentamente el condensador C a través de la resistencia R. El proceso de descarga se inicia al abrir el interruptor S. La resistencia R limita la corriente i de descarga. Cuando el interruptor S está cerrado, el condensador C y la resistencia R tienen el voltaje V1 de la fuente de alimentación. Al abrir el interruptor S (instante t = 0) el condensador se descarga a través de R y su voltaje varía con el tiempo según la ecuación:

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Ahora, el instante t = RC indica que el voltaje en el condensador es:

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Y despejando Euler en la primera ecuación para luego aplicar logaritmo natural tenemos:

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Luego graficando Ln(Vc) versus tiempo da una recta cuya pendiente es igual al valor recíproco de la constante de tiempo t = RC del circuito.

MÉTODO EXPERIMENTAL

Los objetivos propuestos para la siguiente experiencia son:

• Realizar experimentalmente los procesos de carga y descarga de condensadores.
• Encontrar la relación entre voltaje y tiempo en ambos procesos experimentalmente.
• Obtener gráficos de tanto la carga y la descarga.

Los materiales necesarios para llevar a cabo la siguiente experiencia son:

• Fuente Continua
• Placa Pasco RLC
• Resistencias
• Caja de Resistencias
• Sonda de voltaje

Procedimiento:

Se realizó el proceso de carga y descarga dos veces cada uno, con el mismo voltaje emitido por la fuente, que es de 4[volt]; con el mismo capacitor que era de 330[μFaradio]; pero en las resistencias se ocuparon dos distintas en primera instancia una de 7,76[KΩ] y posteriormente una de 8,4[KΩ]. Se ocuparon dichas resistencias para que el valor de RC estuviera en el intervalo de [2,3][s].

Para las mediciones se utilizó el programa “DataStudio” para obtener una tabla y grafica para cada resistencia que contuviera la carga y descarga, y posteriormente se trabajo con los datos obtenidos del programa para poder realizar un ajuste de curva con logaritmo natural (como se indica en las ecuaciones anteriores) para obtener y comparar las constantes.      

RESULTADOS

Para la primera toma de datos; el voltaje en la fuente fue colocado en 4 (v), la resistencia tenía un valor de 7,02 (KΩ) y el condensador tenía una capacidad de 330 (µf), con los valores mencionados para los componentes la constante de tiempo capacitiva tendría un valor de RC = 2,31 segundos.

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