Carga y descarga condensador


CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

1.- OBJETIVOS
Se tienen los siguientes objetivos:

a) Estudiar la relación de voltaje en función del tiempo tanto para la carga como para la descarga de un capacitor.
b) Determinación experimental de la constante de tiempo (Τ), del circuito R C
2.- TEMAS RELACIONADOS CON EL EXPERIMENTO

1.
2.
2.1. Condensador y Capacidad de un condensador
Sellama condensador a un sistema formado por 2 conductores separados por un aislador dieléctrico, los conductores se llaman armaduras de condensador. Se llama capacidad de un condensador normal a la relación que existe entre la carga de una armadura y la diferencia de potencial aplicada entre las armaduras, es decir:


Fórmula 1


Donde la capacidad está dada en Faradios (F), la carga enCoulombs (C) y la diferencia de potencial en Voltios (V).

2.2. Circuito RC
Un circuito RC está constituido por una resistencia (R) y un condensador (C), conectado en serie.

En el circuito N° 1 mostrado a continuación se tiene dibujado una llave cerrada (1) que conecta la batería a la resistencia y el condensador, y otra llave abierta (2) entre a y c la cual se cerrará solamente para la descarga,tal como indica el circuito N° 2, en el mismo se puede notar que la llave N° 1 está abierta ya que la batería quedó aislada, y solamente se descarga el capacitor a través de la resistencia (R)
Circuito N° 1: Carga de un capacitador


Circuito N° 2: Descarga de un capacitador


2.3. Fórmula utilizada para la descarga de condensador:
La relación del voltaje en función del tiempo, se puedeencontrar aplicando la Ley de mallas Kirchhoff:


Ecuación 1

Donde: V = Voltaje de carga de capacitor.
V02= Voltaje suministrado por la fuente.
= Constante de tiempo

2.4. Fórmula utilizada para la carga de un condensador:
La relación del voltaje en función del tiempo, se puede encontrar aplicando la Ley de mallas de Kirchhoff:


Ecuación 2

Donde: V = Voltaje de carga decapacitor.
V01= Voltaje del condensador cuando t = 0
= Constante de tiempo.

2.5. Constante de tiempo
Es el tiempo para el cual el condensador alcanza el 63,21% de la tensión máxima cuando está en el proceso de carga y el 36,79% de la tensión máxima cuando está en el proceso de descarga. La constante del tiempo está dada por:

Constante de tiempo

Donde: R = Resistencia en Ohms.
C =Capacitancia en Faradios.

3. EQUIPO UTILIZADO EN EL EXPERIMENTO
Se utilizó el siguiente material:
Fuente de tensión de corriente continua.
Una resistencia de 619 KΩ
Un capacitor de100 µF.
Tablero protoboard.
Un tester.
Un cronómetro.
Un juego de cables con terminales banana y pinzas caimán.
3.1 Circuitos utilizados
Figura 1. Circuito para carga

Figura 2. Circuito para descarga4. PROPÓSITO Y PROCEDIMIENTO DE LAS EXPERIENCIAS
El propósito de esta experiencia es el de investigar la variación de voltaje, tanto en el proceso de carga, como de descarga en un condensador.
4.1. Procedimiento
El procedimiento seguido en la experiencia fue el siguiente:
a. Se armó el circuito de carga de un condensador (Figura 1), con el interruptor en la posición abierta.
b. Se utilizó unvoltaje de 11 V en la fuente de corriente continua.
c. Se cerró el circuito cerrando el interruptor y al mismo tiempo se puso en marcha el cronometro.
d. Cada tres segundos se midió el voltaje que marca el voltímetro estos datos se registraron en la tabla 1, se midió hasta alcanzar por lo menos el 90% de la fem de la pila o bateria, de esta forma el voltaje crecerá en valor; alrededor de dosminutos y medio.
e. Se mantuvo el condensador conectado en carga de manera que el mismo no se descargue.
f. Luego se armó el circuito de descarga del condensador, (Figura 2) con el interruptor en la posición abierta.
g. Se cerró el circuito cerrando el interruptor, pero antes, se debe quitar del circuito la fem (la batería o pila) y al mismo tiempo poner en marcha el cronómetro. En este caso lo...