Carga De Condensadores

LABORATORIO 6
CARGA DE CONDENSADORES

1. OBJETIVO:
* Ejecución de pruebas para verificar el estado operativo de condensadores.
* Estudiar la característica de carga de un condensador.
* Estudiar la variación del voltaje y corriente durante dicho proceso.

2. EQUIPOS Y MATERIALES
* Una (01) Fuente variable de 0-12 voltios DC.
* Un (01) Multímetro analógico(Metramax).
* Un (01) Multímetro digital Prasek Premium PR-85.
* Un (01) Condensador electrolítico de 470 µF – LEYBOL.
* Dos (02) Resistencias de 10 kilohmios – LEYBOLD.
* Dos (02) Resistencias de 4.7 kilohmios – LEYBOLD.
* Un (01) Protoboard LEYBOLD.
* Seis (06) Cables para conexiones.
* Un (01) Interruptor de 3 vías LEYBOLD.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO:
CAPACITANCIA YCONDENSADORES
Los condensadores son dispositivos que almacenan carga, es decir almacenan energía eléctrica.
Se le utiliza en diferentes aplicaciones de electrónica. Un condensador consta de dos conductores que poseen cargas iguales pero de signo opuesto; es decir +Q y –Q.

La capacitancia (C) de un condensador depende de la geometría del dispositivo y del material que separa a los conductores,llamado dieléctrico.

C= QV 1

Donde:
C = Capacitancia
Q = Carga en c/u de las placas conductores.
V = Diferencia de potencial entre las placas

La unidad de la Capacitancia en el SI es el Farad (F), en honor a Michael Faraday:

Capacitancia=1 F= 1C1 V (2)

Figura Nº1: Un Capacitador de placas paralelas se compone de dos placas paralelas cada una de área A, separadas por una distancia d. Cuando se carga el capacitador, las cargas tienen cargas iguales de signo opuesto.
C=Ɛ0Ad (3)

Figura Nº 2: a) El campo entre las placas de un Capacitador de placas paralelas es uniforme cerca de su centro, pero no lo es cerca de susbordes. b) Patrón de campo eléctrico de dos placas paralelas y conductores cargadas opuestamente. Pequeños pedazos de hilo sobre una superficie de aceite se alinean con el campo eléctrico. Advierta la naturaleza no uniforme del campo eléctrico en los extremos de las placas. Dicho efecto de borne pueden ignorar si la separación de las placas es pequeña comparada con la longitud de la misma.
Loscondensadores de acuerdo a su geometría pueden ser:
* Planos
* Cilindros ó
* Esféricos.
La energía almacenada en un condensador puede ser considerada como que está almacenada en el campo eléctrico creado entre las placas cuando el condensador está cargado.

U= Q22C=12QV= 12CV2 (4)
Resultando:

U= 12Ɛ0 A d E2(5)

Donde:
U = Es la energía almacenada.
Ɛ0 = Permitividad del espacio libre.
A = Área de placas conductoras planas.

d = Distancia de separación entre placas.
E = Campo eléctrico entre placas.

Figura Nº 3: a) Cuando un dieléctrico se inserta entre las placas de un Capacitor cargado, la carga en las placas permanece invariable, pero ladiferencia de potencial según la registra un voltímetro electrostático se reduce de V0 a V = V0/k . Así la Capacitancia aumenta en el proceso en el factor k.

C=kƐ0Ad (6)

CARGA DE UN CAPACITOR
Observado la Figura Nº 4, el Capacitor está inicialmente descargado. No existe corriente cuando el interruptor “S” está abierto.
Si elinterruptor se cierra en t = 0 la corriente comienza a fluir y el capacitor comenzará a cargarse.
Aplicando las 2da. Regla de Kinchhorr para t > = 0 s.

Ɛ-IR-qC=0 (7)

Donde:

IR = Es caída de potencial en el resistor.
qC = Es caída de potencial a través del Capacitor.
Q = Valor instantáneo de carga.
l = Valor instantáneao...