Carga y descarga de un capacitor

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FISICA III -LABORATORIO-

CARGA Y DESCARGA DE UN CAPACITOR
Giancarlo Callaoapaza Chávez
Universidad Privada del Norte Facultad de Ingeniería Industrial
e-mail: gianc.ch@gmail.com internet: giancarlocallao.blogspot.com

RESUMEN:
En el desarrollo del análisis experimental que se llevó a cabo, se determinó el comportamiento de los procesos de carga y descarga de un capacitor, el cual seencontraba conectado en serie con un resistor y una fuente de alimentación utilizando como instrumentos de medición el multitester en las opciones correspondientes y el cronómetro. Se comprobó que el comportamiento de los datos obtenidos (voltaje y tiempo) toma la forma de curvas exponenciales así como también se dedujeron las ecuaciones de este fenómeno mediante la segunda ley de Kirchhoff y elcálculo infinitesimal, corroborándose las relaciones existentes entre estas ecuaciones matemáticas y el fenómeno mismo, Se calculó además las constantes de tiempo experimentales mediante regresión lineal y se determinó el error del mismo respecto a la constante de tiempo teórico RC medida previamente (la cual no se diferenciaba

sustancialmente de lo provisto por el fabricante), llegando a un errorexperimental
superior al 5 % permisible a pesar de la precisión en la toma de datos; este error se debe a que la placa de pruebas, un circuito pre armado, tenía fallos en su construcción ya que agregaba al sistema una resistencia adicional no deseada de aproximadamente 550 Ω, dificultando la tarea de análisis.

1 JUNIO 03, 2008

FISICA III -LABORATORIO-

1. FUNDAMENTO TEÓRICO:
Para comenzarcon el experimento pasaremos a definir primero el fenómeno de carga y descarga de un capacitor en un circuito RC, conformado en este caso por un resistor y un capacitor conectados en serie a través de una fuente de alimentación con un voltaje terminal igual a la FEM de la batería, despreciando la resistencia interna de la misma, para poder simplificar el análisis presentado a continuación: CARGADE UN CAPACITOR En la figura 1 pasaremos a mostrar un diagrama de este circuito para comenzar con el análisis.

Figura 01. Diagrama de circuito RC para la carga del capacitor Partimos de un sistema en el cual el capacitor esta inicialmente descargado, como el interruptor no cierra el circuito no existe corriente alguna en el sistema por lo que si definimos t=0 al cerrar el interruptor, la cargacomenzara a recorrer por el circuito estableciendo una corriente en el mismo y el capacitor empezara a cargarse. Este proceso de carga del capacitor terminara cuando el mismo se encuentre a la misma diferencia de potencial que la mal llamada FEM E de la batería (debido a que la

denominación fuerza electromotriz no es correcta y a que en si no se está describiendo a una fuerza sino unadiferencia de potencial proveniente de la fuente)
entrando en un estado estacionario al no existir corriente alguna recorriendo ninguna de las ramas que contiene el capacitor. Para describir cuantitativamente este proceso de carga que varía en el tiempo y en el cual la resistencia R del resistor influye aplicamos la segunda ley de Kirchhoff o ley de las mayas, el cual define lo siguiente: 2 JUNIO 03, 2008 FISICA III -LABORATORIO∆�� = 0
���������������� ��������������

El cual señala que la suma de las diferencias de potencial aplicadas a todos los elementos que conforman un circuito cerrado debe ser igual a 0. Mediante esta ley obtenemos lo siguiente: �� − �� − ���� = 0 �� �� �� la diferencia de potencial del

Donde E es la diferencia de potencial de la fuente,

capacitor y ���� ladiferencia de potencial del resistor. Para la determinación de los signos utilizamos la manera convencional, equívoca1 pero funcional de asignación de la dirección de la corriente, el cual señala que esta tiene la misma dirección que el flujo de la carga positiva, por lo tanto al recorrer del extremo derecho al izquierdo de la fuente tenemos un voltaje positivo, al recorrer del extremo inferior al...
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