Carga y descarga de un condensador


Laboratorio de Electricidad y Magnetismo
Carga y descarga del condensador

Resumen:
En este experimento se propuso estudiar los procesos de carga y descarga de un condensador, además obtener la relación entre el voltaje (Vc) y el tiempo (t) para el proceso de carga y descarga del condensador, de manera que también podamos obtener la constante de tiempo para dicho proceso como asídeterminar los valores de capacidades de condensadores y resistencias eléctricas mediante estos métodos.

1. Introducción
Se llama condensador a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El condensador está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.
En su forma más sencilla, uncondensador está formado por dos placas metálicas paralelas, de la misma superficie y encaradas, 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. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q -) y la otra positivamente (Q +) sus cargas son iguales y la carga netadel sistema es 0, sin embargo, se dice que el condensador se encuentra cargado con una carga Q.
Consideramos dos conductores con una diferencia de potencial V entre ellos, de cargas iguales y signo contrario, es decir un condensador, cuya capacitancia C se define como la razón de la magnitud de la carga en cualquiera de los dos conductores a la diferencia de potencial entre ellos:
, cuya unidades el faradio (F).
Al conectar el condensador por primera vez en el circuito los electrones son trasferidos, es decir habrá un flujo de carga el cual cesa cuando el voltaje a través de los condensadores es igual al de la fuente de poder. Los condensadores se encuentran en su máxima carga cuando el flujo de carga cesa.
Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia enparalelo, la carga empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra a través de la resistencia, hasta que la carga es nula en las dos placas. En este caso, la corriente circulará en sentido contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.
Carga:
;
Descarga:
;


2. Materiales
Fuente de poder
Multitester
Resistencia de 11kΩ
Condensador de 330µF
Cablesconectores
Equipo Data Studio y un Computador para medir los datos.




3. Montaje Experimental
En la figura uno se muestra el montaje en serie de la resistencia con el condensador y la fuente de poder, al cual se le coloco un multitester en paralelo al condensador para poder medir su voltaje
Figura

En el segundo experimento (figura 2) se muestra el montaje en paralelo del condensadorcon la fuente de poder y la resistencia; en el cual se reitera el multitester paralelo al condensador
Figura 2





4. Procedimiento Experimental y Análisis de Resultados
En el laboratorio se realizaron dos experimentos los que se analizarán por separado:
1. Carga de condensador.
2. Descarga de condensador.
1. Carga de condensador
Diagrama:

Grafico
Se conecta el tester paralelo alcondensador señalando voltaje luego se cierra el circuito y observamos en el grafico “V vs T” como el condensador se empieza a cargar, luego al grafico se le aplica un ajuste exponencial inverso, los resultados son:
- A (factor de escala)= 5.68
- B (desplazamiento Y)= 0.253
- C (exponente)= 0.239
Por lo tanto la ecuación que describe la carga es:

Donde  es el voltaje del condensadorcon respecto al tiempo, C será la inversa del producto de la resistencia(R) con el condensador(c)

Como R= 11kΩ y c= 330µF
Por lo tanto 

Este valor se aproxima al exponente C
Si a la ecuación principal se despeja el exponencial y luego se multiplica por un logaritmo natural nos quedara

Si graficamos este logaritmo natural con respecto al tiempo nos quedara el siguiente grafico...