Carga y descarga condensador

FACULTAD DE CIENCIAS
Óptica y Optometría
Asignatura: FÍSICA

UNIVERSIDAD DE ALICANTE

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR
Material
Alimentador de corriente continua (varios voltajes);
interruptor; condensadores electrolíticos de 100 y 220 µF;
resistencia de 100 kΩ; cronómetro, multímetro y cables.
Objetivo
Analizar los procesos exponenciales de carga y
descarga de un condensador encorriente continua.
Conocimientos previos
Cuando se conecta un condensador descargado a un
generador de voltaje constante V, el condensador adquiere una carga Q proporcional a ese voltaje:
Q=CV

(1)

donde la constante C se llama capacidad del condensador. La resistencia del circuito (figura 1a) no
influye en la carga final del condensador pero sí en la rapidez con que éste se carga.Durante la carga circula una corriente continua (corriente de un solo sentido) I(t) que disminuye
exponencialmente hasta hacerse cero cuando el condensador está totalmente cargado:
I (t ) = I max e − t / τ

(2)

donde Imax es la corriente inicial (I(t) para t=0)

I max =

ε

(3)

R

y τ es una constante igual al producto RC

τ = RC

(4)

Esta constante, que tiene dimensiones detiempo, se llama constante de tiempo del circuito y determina la rapidez con la que se carga el condensador (mayor rapidez cuanto menor es el producto
RC).
Cuando los terminales de un condensador cargado se unen entre sí, el condensador se descarga
circulando una corriente que disminuye exponencialmente con el tiempo hasta desaparecer como
ocurre durante la operación de carga (ecuación 2). Comoen el caso anterior la resistencia del circuito (figura 1b) influye en la rapidez de la descarga.

a)

ε+
C

b)

-

R

C
+ -

R

FIGURA 1. Circuito de a) carga y
b) descarga de un condensador

1

En esta práctica, para estudiar los procesos de carga y descarga se monta un circuito con el condensador y una resistencia de valor elevado. Así la constante de tiempo es tambiénelevada, los procesos transcurren lentamente y se puede utilizar un cronómetro manualmente para realizar las medidas.
Procedimiento
1. Identifica cada uno de los componentes de la práctica.
2. Carga del condensador:
− Dibuja en el cuaderno el esquema del circuito de carga del condensador de la figura 2.
− Antes de realizar el montaje del circuito hay que asegurarse de que el condensador estádescargado. Para ello, basta cortocircuitarlo (unir directamente sus terminales) con la ayuda de
los cables de conexión.
− Con el condensador de 220 µF y la resistencia de 100 kΩ monta el circuito de la figura 2. El
polo positivo del alimentador corresponde a la hembrilla roja. Aunque el selector de voltaje se
encuentra en la posición de 7,5 V, el valor efectivo depende de la potenciasuministrada y en
este caso es de unos 12,5 V. (DURANTE EL MONTAJE EL ALIMENTADOR DEBE ESTAR
DESCONECTADO DE LA RED ELÉCTRICA):

ε ε-

+
C

A

+

R

FIGURA 2. Circuito para estudiar el proceso de carga del
condensador

-

Conecta a la hembrilla roja del alimentador uno de los terminales del interruptor el cual debe
estar en posición OFF.
Conecta a continuación el multímetro preparadopara medir la intensidad de la corriente. Para
ello conecta un cable entre el interruptor y la entrada “A” del multímetro. Selecciona con el
conmutador giratorio la escala de alcance 200 µA de corriente continua (DCA).
Para conectar el condensador hay que tener en cuenta que EN LOS CONDENSADORES
ELECTROLÍTICOS∗ que se utilizan en esta práctica LOS TERMINALES NO SON
EQUIVALENTES: El terminalpositivo del condensador que corresponde a la clavija roja (en
el componente comercial se distingue porque la patilla positiva es más larga que la negativa)
debe conectarse hacia el polo positivo del alimentador. En consecuencia conecta el terminal
rojo del condensador a la entrada COM (común) del multímetro.
Por último cierra el circuito conectando uno de los extremos de la resistencia al...