Laboratorio carga y descarga de un condensador

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  • Publicado : 25 de agosto de 2012
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Laboratorio
De
Física 3










Tema: Carga y descarga de un condensador








INTRODUCCION



En el día a día usamos muchos instrumentos los cuales son el resultado del avance de la tecnología y la ciencia de loscuales no conocemos sus propiedades, uno de estos es el condensador, el cual rige la relación entre la diferencia de potencial (o tensión) existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada en el mismo.

En este informe se realizara la experiencia de carga y descarga de un condensador, para ello se montará un circuito del cual se conectará nuestro condensador aestudiar, se analizará el concepto de capacitancia y las unidades que están ligadas a este concepto.

Así consecuentemente se analizará la carga resultante de la experiencia comparándola con la fórmula usada matemáticamente.

Se realizaran los siguientes objetivos:

• Reconocer un tipo de magnitud física que depende del tiempo, como es la carga eléctrica acumulada en un condensador, llegandoa establecer esta dependencia en forma matemática.

• Representar gráficamente en forma adecuada la curva de carga y la curva de descarga de un condensador.

• Ser capaz de determinar el tiempo de relajación de un circuito RC y la capacidad C del condensador.

























Fundamento teórico

Capacitor: En electricidad y electrónica, uncondensador, capacitor o capacitador es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en uncondensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

Carga del condensador

El circuito de la figura 1 permite cargar lentamente, el condensador C. La resistencia Rlimita la corriente i de carga. Si al momento de cerrar el interruptor S (instante t = 0), el condensador C esta descargado, el voltaje vC del condensador evoluciona, como se sabe, según la siguiente ecuación:

[pic] (1) [pic]


Así:
para t = 0, vC = 0 (condensador descargado)
para t >> 0, vC = V1 y, por lo tanto, i = 0(finaliza el proceso de carga)

para t = RC, [pic]
[pic]

Por otra parte, de la ecuación (1), se tiene que:

[pic]

Tomando logaritmo natural se obtiene:

Luego, si se grafica [pic] versus t, se obtiene una recta cuya pendiente es igual al valor recíproco de la constante de tiempo [pic] del circuito.

Descarga del condensador

El circuito de la figura 2 permite descargar lentamenteel condensador C a través de la resistencia R. El proceso de descarga se inicia al abrir el interruptor S. La resistencia R limita la corriente i de descarga. Cuando el interruptor S está cerrado, el condensador C y la resistencia R tienen el voltaje V1 de la fuente de alimentación.

[pic]

Al abrir el interruptor S (instante t = 0), el condensador se descarga a través de R y su voltajeevoluciona, como se sabe, según la siguiente ecuación:
[pic] (3)
Así:

para t = 0, vC = V1 (comienza el proceso de descarga)
para t >> 0, vC = 0 (condensador descargado)
[pic]
para t = RC, [pic]
Por otra parte, de la ecuación (3), se tiene:

[pic]


Luego, sí se grafica ln vC versus t, se obtiene una recta cuya pendiente es igual al valor recíproco de la constante de tiempo...
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