Lab Fisica

Miguel Quintana, Susana Hidalgo.
Facultad de Ciencias Básicas.
Santiago de Cali, mayo de 2012

Resumen:

Con el objetivo de analizar experimentalmente el efecto de descarga y carga de un condensador se implementaron 3 configuraciones distintas para el circuito RC: condensador individual, condensadores en serie y condensadores en paralelo; configurando el programa Data Studio con los canalesanálogos de la interfaz Science Workshop 750. En cada una se conectaban un condensador o los condensadores junto con una resistencia y un sensor de voltaje a una fuente de corriente para cargar los condensadores y cuando el condensador se aproximaba al valor del voltaje de la fuente de 4.5v aproximadamente, el circuito se desconectaba del generador y se conectaban entre sí para dar paso alproceso de descarga. Los datos fueron registrados en una gráfica de voltaje vs. Tiempo para su posterior análisis con el propósito de encontrar las capacitancias de los condensadores, la constante de tiempo(τ)y la energía almacenada en el condensador. Se observó que el tiempo y la carga son directamente proporcionales, y que entre mayor capacitancia mayor será la constante de tiempo.

Introducción.Para comprender lo realizado en el laboratorio existen conceptos fundamentales que debemos tener en cuenta como lo son; que es un condensador y cuál es su proceso tanto de carga como de descarga5.
Un capacitor o condensador es un dispositivo formado por dos conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o láminas, separados por un material dieléctrico, que sometidos a una diferenciade potencial adquieren una determinada carga eléctrica. A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad, y en el Sistema Internacional de Unidades se mide en Faradios (F), siendo un faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio, estas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio4

El valor de la capacidadviene definido por la fórmula siguiente:
Ecuación (1)
En donde:
C = Capacidad 
Q= Carga eléctrica 
V= Diferencia de potencial
En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material dieléctrico es sumamente variable. Así tenemos condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas simplemente poraire, por materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o incluso por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrolísis.1

Los circuitos RC son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador.  
Se caracteriza por que la corriente puede variar con el tiempo. Cuando el tiempo es igual a cero, el condensador está descargado, en el momento que empieza a correr eltiempo, el condensador comienza a cargarse ya que hay una corriente en el circuito. Debido al espacio entre las placas del condensador, en el circuito no circula corriente, es por eso que se utiliza una resistencia3.
Cuando el condensador se carga completamente, la corriente en el circuito es igual a cero.
La segunda regla de Kirchoff dice: 
E=I*R+qC Ecuacion (2)
Donde qC es ladiferencia de potencial en el condensador.
En un tiempo igual a cero, la corriente será: 
I=ER Ecuación (3)
Cuando el condensador no se ha cargado.
Cuando el condensador se ha cargado completamente, la corriente es cero y la carga será igual a:
Q=C*E Ecuacion (4)

CARGA DE UN CONDENSADOR
Ya se conoce que las variables dependiendo del tiempo serán I y q. Y la corriente I se sustituye por dqdt(variación de la carga dependiendo de la variación del  tiempo):
E-dqdt*R=- qC Ecuación (5)
Dividiendo entre R e igualando a cero, tenemos que:
ER- qC*R-dqdt=0 Ecuación (6)
Esta es una ecuación diferencial. Se puede simplificar:
dqdt= C*E-qRC Ecuación (7)
Separando variables tenemos que:                   
 dqC*E-q= dtRC Ecuación (8)

Al integrar ambos lados se tiene:...