Memoria Física Condensador
Páginas: 5 (1039 palabras)
Publicado: 3 de junio de 2013
Experimento: Carga y descarga de un condensador eléctrico.
Fecha: 08/04/2013
Carga y descarga de un condensador eléctrico.
Construcción de circuito con generador de corriente continua, resistencia de 82kΩ, condensador de 2200µF y voltímetro conectado en bornes del condensador. Determinación de los tiemposde carga y descarga, a través de la constante de tiempo RC. Valores obtenidos: RC=(180,40±0,005)s.
3. Introducción
3.1 Objetivo de la experiencia:
Estudio de los procesos de carga y descarga de un condensador.
3.2 Fundamento Físico:
Cuando se conecta un circuito eléctrico con un condensador a ungenerador de corriente continua, se crean corrientes eléctricas que darán lugar a un fenómeno transitorio.
En el circuito de estudio (Figura 1), se conectan en serie al generador de corriente un condensador (C) y una resistencia R, que propiciará el proceso de carga y descarga.
Carga del condensador
Supuestos condensador descargado y circuito cerrado, la I quecircula por el mismo y las caídas de tensión en bornes del condensador y la resistencia, se hallan mediante la primera ley de Kirchoff:
Donde V0 es el voltaje de la fuente, VR la diferencia de potencial en bornes de la resistencia y VC la diferencia de potencial en bornes del condensador, que toman valores instantáneos en función del tiempo, respectivamente:
Donde I es laintensidad de corriente y Q la carga.
Es fácil deducir, pues, que el voltaje de la fuente puede hallarse a partir de:
Y de la misma manera, la intensidad:
Cuando la carga va aumentando, crece el término Q/RC, y la intensidad disminuye hasta anularse finalmente. Cuando I = 0, el proceso de carga finaliza y el condensador queda cargado con una carga final Qf:
La constantede tiempo de este fenómeno transitorio es:
Conocida la evolución con respecto al tiempo de la intensidad circulante por el circuito y de la tensión, demuestra que la ddp en bornes del condensador aumenta monótonamente con el tiempo tendiendo V0 al valor límite para el cual el condensador está completamente cargado; es decir, cuando t-> ∞.Descarga del condensador.
Supuesto t=0 para la carga máxima del condensador a tensión V0. La caída de tensión total en la malla tras cerrar el circuito:
Donde
Igualmente, representa un fenómeno transitorio con igual constante de tiempo a la del proceso de carga. E igualmente la intensidad en el circuito decrece exponencialmenteaplicando la ley de Ohm:
4. Procedimiento.
Carga del condensador.
Se monta el circuito según aparece en la Figura 1, cerciorándose de que el condensador se conecte con los polos correctamente orientados y esté descargado, y se pone a cero el cronómetro. Se conecta la fuente a la vez que se inicia el cronómetro, y se van anotando medidas de la tensión en bornesdel condensador, mediante el polímetro preparado a dicho efecto, a intervalos regulares, hasta que se considere completamente cargado el condensador.
Terminado este apartado, se procede a desmontar el circuito desconectando primero la fuente y montar el especificado en la Figura 2.
Descarga del condensador.
Montado el circuito tal y como se pide, se procede de igual manera que para lacarga, con la salvedad de que ahora el circuito estará desconectado de la fuente. Se toman medidas a intervalos regulares, cerrando el circuito a la par que se inicia el cronómetro. Continuar con la toma de medidas hasta que el condensador se considere descargado.
5. Resultados y análisis.
Carga del condensador.
ln V(V±0,01V)...
Experimento: Carga y descarga de un condensador eléctrico.
Fecha: 08/04/2013
Carga y descarga de un condensador eléctrico.
Construcción de circuito con generador de corriente continua, resistencia de 82kΩ, condensador de 2200µF y voltímetro conectado en bornes del condensador. Determinación de los tiemposde carga y descarga, a través de la constante de tiempo RC. Valores obtenidos: RC=(180,40±0,005)s.
3. Introducción
3.1 Objetivo de la experiencia:
Estudio de los procesos de carga y descarga de un condensador.
3.2 Fundamento Físico:
Cuando se conecta un circuito eléctrico con un condensador a ungenerador de corriente continua, se crean corrientes eléctricas que darán lugar a un fenómeno transitorio.
En el circuito de estudio (Figura 1), se conectan en serie al generador de corriente un condensador (C) y una resistencia R, que propiciará el proceso de carga y descarga.
Carga del condensador
Supuestos condensador descargado y circuito cerrado, la I quecircula por el mismo y las caídas de tensión en bornes del condensador y la resistencia, se hallan mediante la primera ley de Kirchoff:
Donde V0 es el voltaje de la fuente, VR la diferencia de potencial en bornes de la resistencia y VC la diferencia de potencial en bornes del condensador, que toman valores instantáneos en función del tiempo, respectivamente:
Donde I es laintensidad de corriente y Q la carga.
Es fácil deducir, pues, que el voltaje de la fuente puede hallarse a partir de:
Y de la misma manera, la intensidad:
Cuando la carga va aumentando, crece el término Q/RC, y la intensidad disminuye hasta anularse finalmente. Cuando I = 0, el proceso de carga finaliza y el condensador queda cargado con una carga final Qf:
La constantede tiempo de este fenómeno transitorio es:
Conocida la evolución con respecto al tiempo de la intensidad circulante por el circuito y de la tensión, demuestra que la ddp en bornes del condensador aumenta monótonamente con el tiempo tendiendo V0 al valor límite para el cual el condensador está completamente cargado; es decir, cuando t-> ∞.Descarga del condensador.
Supuesto t=0 para la carga máxima del condensador a tensión V0. La caída de tensión total en la malla tras cerrar el circuito:
Donde
Igualmente, representa un fenómeno transitorio con igual constante de tiempo a la del proceso de carga. E igualmente la intensidad en el circuito decrece exponencialmenteaplicando la ley de Ohm:
4. Procedimiento.
Carga del condensador.
Se monta el circuito según aparece en la Figura 1, cerciorándose de que el condensador se conecte con los polos correctamente orientados y esté descargado, y se pone a cero el cronómetro. Se conecta la fuente a la vez que se inicia el cronómetro, y se van anotando medidas de la tensión en bornesdel condensador, mediante el polímetro preparado a dicho efecto, a intervalos regulares, hasta que se considere completamente cargado el condensador.
Terminado este apartado, se procede a desmontar el circuito desconectando primero la fuente y montar el especificado en la Figura 2.
Descarga del condensador.
Montado el circuito tal y como se pide, se procede de igual manera que para lacarga, con la salvedad de que ahora el circuito estará desconectado de la fuente. Se toman medidas a intervalos regulares, cerrando el circuito a la par que se inicia el cronómetro. Continuar con la toma de medidas hasta que el condensador se considere descargado.
5. Resultados y análisis.
Carga del condensador.
ln V(V±0,01V)...
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