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PRACTICA Nº 7: CAPACITORES II – CARGA Y DESCARGA

1. Objetivos:
1. Estudiar la descarga de un capacitor a partir de la curva I = f(t) tomando medidas con amperímetro y cronómetro.
2. Verificar que la función I = f(t) es una exponencial del tipo k.e-ax (donde la variable x es t)
3. Encontrar el valor de la constante de tiempo del circuito de descarga.
4. Determinar la carga almacenadael capacitor.
5. Observar carga y descarga de un C utilizando un sistema informático (sensores, PC y software adecuado).

2. Prerrequisitos:
El alumno deberá saber: - Tipos de capacitores / Capacitancia (capacidad) /valores usuales según tipo
Unidad y sus submúltiplos: Farad (F), mF, F, pF.
Reconocer que el producto RxC tiene dimensiones de tiempo (probar).
Definición de intensidad decorriente, unidades y submúltiplos.
Número e, funciones exponenciales del tipo eax / logaritmo natural (base e).

3. Materiales:

Fuente de CC, voltímetro, amperímetro, interruptor. Capacitores y resistencias de 100/150ky10k.

4. Circuito:










5. Procedimiento 1: Descarga con amperímetro
1. Anotar la capacitancia C y la resistencia R a utilizar
2. Cargar el capacitor:interruptor en 1 (unos 10 s)
3. Medir la diferencia de potencial del capacitorV0), sin abrir el interruptor. Anotar (con su incertidumbre)
4. Observando el amperímetro, pasar el interruptor a la posición 2, observar cuál es la intensidad inicial (I0) y como va bajando para elegir la escala más adecuada.
Esta operación se puede realizar varias veces. Anotar I0
5. Volver a la posición 1.6. Preparar una tabla de valores con dos columnas: t(s) - I (A) y un cronómetro en cero. En la columna del tiempo anotar: 0, 10, 20,…..( hasta por lo menos 180s)
7. Cuando pase el interruptor a la posición 2, inicie el cronómetro, lo más simultáneamente posible (y se deja correr), lea y anote los valores de la intensidad cada 10s. Si tiene dudas en los valores iniciales, vuelva a comenzar.8. Apagar la fuente, desconectar y ordenar.



6. Tratamiento de datos y resultados:
1. Verificar que todos los datos estén registrados con sus unidades y sus incertidumbres. Las incertidumbres en la tabla se anotan en el encabezado. Anotar escalas de los instrumentos utilizados.
2. Graficar I en función de t en papel milimetrado (puede hacerse otra en Excel) (gráfica 1).
3. Calcular elvalor de la constante de tiempo con los valores nominales de C y R (lo llamaremos teorico).
4. Calcular I0 x e-1 y determinar el valor de la constante de tiempo por interpolación gráfica.
5. Trazar, con lápiz fino, la tangente a la curva en t=0 y registrar el punto de corte con el eje t.
6. Se desea verificar si la curva es una exponencial y determinar sus parámetros. Para eso vamos aintentar obtener una recta con un cambio de variable. Completar una tabla con todos los logaritmos en base e de la intensidad para cada instante t (ln I).
7. Graficar ln I en función de t (gráfica 2). Concluir sobre la forma de la curva, comparando con análisis teórico.
8. Calcular la carga inicial q0 almacenada en el capacitor, con C y V0
9. Calcular la carga perdida por el capacitor hasta t=apartir del área bajo la curva desde t=0 a  (en gráfica 1), a partir de este valor determinar la carga inicial q0.
10. Comparar valores obtenidos y sacar conclusiones.


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Procedimiento 2: Carga y descarga con CASSY

1. El circuito es similar al anterior, sin el amperímetro.
2. Determinar y anotar el valor de la resistencia elegida, del orden de 10k
3. Determinar y anotarla capacitancia.
4. Conectar dos conductores desde los extremos de la resistencia al interfaz, entrada B.


5. Entrar al programa Medir y Evaluar, Opción: MULTÍMETRO.
- Seleccionar magnitud: Elegir canal B / Corriente CC / R = 10k
- Automático: ajustar automático c/ 1s
- Iniciar medición: nos quedamos en esta pantalla
- Para observar la carga del capacitor, al cerrar el interruptor en...