CIRCUITOS

Práctica 11

“Características de un Capacitor”


1. Objetivos

Observar el comportamiento de un capacitor cuando se excita con una corriente directa o con una corriente alterna senoidal.

Verificar experimentalmente la dependencia de la reactancia capacitiva de la frecuencia.


2. Consideraciones Teóricas.

2.1 Introducción

En los circuitos de corriente directa las resistenciaslimitan la intensidad de corriente. Las resistencias también se oponen a la intensidad de corriente de los circuitos en corriente alterna.

Ahora bien, en los circuitos de corriente alterna, además de los resistores existen componentes reactivos, como capacitores y bobinas o inductores, que también influyen sobre la intensidad de corriente en dichos circuitos. En esta práctica nos enfocaremosen el comportamiento del capacitor.


2.2 Carga y Descarga de un Capacitor

Los capacitores o condensadores tienen la propiedad de almacenar energía en forma de campo eléctrico. En la figura 1a se ejemplifica este efecto.

Carga de un capacitor. Al cerrar el interruptor, la fuente de tensión continua EB, por medio de una transferencia de electrones, hace que cada una de las placas delcondensador adquiera la polaridad del polo de la fuente de tensión a la que ésta conectada. Al abrir el interruptor, debido a su característica de retener (almacenar) energía eléctrica, el capacitor presenta entre sus terminales una tensión prácticamente igual al de la fuente de tensión; la energía eléctrica almacenada en sus placas da lugar a una diferencia de potencial. En este estado, si se vuelvea cerrar el interruptor, ya no se detecta ninguna circulación de corriente porque el capacitor tiene la misma magnitud de tensión que la fuente; no existe diferencia de potencial entre ambos.

Descarga de un capacitor. En la figura 1b, se puede comprobar el efecto de descarga del condensador. Con el capacitor cargado, cerramos el interruptor; la energía eléctrica almacenada hace que circuleuna cierta corriente a través de la resistencia, que dará lugar, a su vez, a una tensión (VR = I*R). Esto se puede verificar por medio de un vóltmetro. A medida que el capacitor va entregando energía eléctrica, esta se va haciendo menor hasta quedar prácticamente descargado. Por ello, sólo se puede detectar corriente de salida durante el tiempo que dura la descarga.

Si en lugar de utilizar unaresistencia se conecta un pequeño foco, se puede observar un destello de luz cuya duración dependerá de la capacitancia del capacitor y de la resistencia eléctrica del foco. La energía que originalmente estaba almacenada en el capacitor, es ahora transformada a energía calorífica y luminosa en el foco.



a)



b)

FIGURA 1. CARGA Y DESCARGA DE UN CAPACITOR [1]. (a) Al conectar uncapacitor a una fuente de tensión (EB), este queda cargado con una tensión aproximadamente igual al de la fuente. (b). DESCARGA DEL CAPACITOR SOBRE UN RESISTOR.

Así pues los capacitores cargados de electricidad se pueden descargar sobre cierto elemento receptor y una vez consumida su carga, el capacitor puede volver a cargarse.

Aunque un capacitor cargado presenta entre sus terminales una ciertatensión, como si fuera una pila, existe una gran diferencia entre un capacitor y una pila (o acumulador), comúnmente conocido como fuente de generación; en el interior del capacitor no existe un proceso de generación de f.e.m. y su energía se extingue más o menos rápidamente en el momento de conectarle una carga. En cambio, en una fuente de generación, al existir un proceso interno de generaciónde energía (f.e.m.), se puede obtener de él continuamente una cierta magnitud de corriente sin que su tensión apenas varíe (hasta que empiece a agotarse). A nivel comparativo, la diferencia entre un capacitor y una fuente de generación es análoga a la diferencia que hay entre un vaso de agua y una fuente de agua, respectivamente.

2.3 Capacitancia de un Capacitor

Se le denomina capacidad o...