CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TÁCHIRA
VICERRECTORADO ACADÉMICO
DEPARTAMENTO DE FÍSICA Y MATEMÁTICA
UNIDAD CURRICULAR LABORATORIO DE FÍSICA















SEMESTRE 2015-1
JUNIO, 2015
OBJETIVOS
Analizar los procesos de carga y descarga de un condensador a través de una resistencia.
Determinar la capacidad eléctrica de un condensador por el método de la constante de tiempo.MARCO TEÓRICO
PROCESO DE CARGA DE UN CONDENSADOR:
El circuito está formado por un condensador que se carga y se descarga a través de una resistencia. El circuito es alimentado por una fuente con resistencia interna despreciable y es controlado por un conmutador.
Cuando el conmutador es colocado en la posición de encendido el condensador se carga por medio de una corriente transitoria a través dela resistencia , dicha corriente varia en el tiempo, pero para cualquier instante de tiempo podemos escribir la siguiente ecuación:
El circuito inicia en sentido horario y el potencial eléctrico aumenta inicialmente a razón de:




Luego el potencial eléctrico aumenta a:




Finalmente el potencial cae a la constante y al llegar al final del circuito se debe encontrar el mismo potencial que alinicio del circuito:

La carga instantánea en el condensador varia con el tiempo, es decir, partiendo de en hasta el valor final en . El producto de la resistencia eléctrica por la capacidad del condensadorse denomina constante de tiempo del circuito, éste equivale al tiempo que tarda el condensador en cargarse con la intensidad inicial, también equivale al tiempo necesario para que elcondensador se cargue con una carga equivalente a 0,63 o de la carga final, se expresa de la siguiente forma:

Mientras el condensador se carga, el voltaje disminuye a través de la resistencia , por lo que la corriente disminuye a veces su valor inicila en , y cae a cero cuando tiende a infinito .
La corriente de carga es:

La energía acumulada por el condensador es:

Siendo su valor máximo:


PROCESODE DESCARGA DE UN CONDENSADOR:
Después de haber culminado el proceso de carga del condensador, colocamos el conmutador en posición de apagado, permitiendo que el condensador se descargue a través de la resistencia , en este punto no hay fuente de alimentación por lo que la ecuación quedara:

La corriente de descarga es:

La energía es:




EXPERIMENTO
MATERIALES E INSTRUMENTOS UTILIZADOS:Resistencia de .
Condensador electrolítico de .
Conmutador.
Generador o fuente de alimentación DC.
Cronometro.
Voltímetro.
Condensador de capacidad desconocida.
Cables para conexiones.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:
Se debe conectar con la ayuda de un cable la fuente de alimentación por el extremo negativo al extremo del conmutador en el punto (a). Luego, conectar el extremo individual del conmutador a laresistencia, conectar la resistencia al condensador (teniendo en cuenta la polaridad).Conectar el condensador del extremo positivo al conmutador en el punto (b) y finalmente conectar el mismo punto del condensador a la fuente de alimentación en el extremo positivo, para cerrar el circuito.

1. PROCESO DE CARGA:
Con el cronometro en mano, colocar el conmutador en la posición y simultáneamentepulsar “start” del cronometro. Medir los tiempos indicados para los voltajes sobre el condensador.
2. PROCESO DE DESCARGA:
Con el condensador cargado y con el cronometro en cero, colocar el conmutador en la posición iniciando el conteo en el tiempo simultáneamente. Medir los tiempos para los voltajes indicados sobre el condensador.
3. CAPACIDAD DEL CONDENSADOR:
Montar el condensador de capacidaddesconocida.
Estando el condensador descargado, colocar el conmutador en la posición y simultáneamente pulse “start” del cronometro. Medir el tiempo que tarda el condensador en adquirir entre sus placas. Repetir 5 veces.

DATOS Y REGISTROS:
TABLA I, PROCESO DE CARGA:

2,2
3,9
6,3
8,6
9,5
9,8
9,9

8,78
18,12
37,57
80,65
126,78
160,23
206,62

TABLA II, PROCESO DE DESCARGA:

7,8
6,1
3,7
1,4
0,5
0,2...