Fisica 3, Carga Y Descarga De Un Condensador En Un Circuito

PRÓLOGO
En la siguiente experiencia sobre carga y descarga de un condensador en un circuito que cuenta con infinidad de aplicaciones, para ello se establece en primer lugar el desarrollo matemático del mismo , acompañado de un argumento teórico y seguido de ejemplos para apoyar las ideas planteadas en este trabajo.
El simple acto de cargar o descargar un capacitor, se puede encontrar unasituación en que las corrientes, voltajes y potencias si cambian con el tiempo, los capacitores tienen muchas aplicaciones que utilizan su capacidad de almacenar carga y energía; por eso, entender lo que sucede cuando se cargan o se descargan es de gran importancia práctica.
Muchos circuitos eléctricos contienen resistores y capacitores. La carga/ descarga de un capacitor tiene muchas aplicaciones.Por ejemplo algunos automóviles vienen equipados con un elemento mediante el cual los limpiadores del parabrisas se utilizan de manera intermitente durante una llovizna ligera. En este modo de operación los limpiadores permanecen apagados durante un rato y luego se encienden brevemente.
La duración del ciclo encendido/apagado es determinada por la constante de tiempo de una combinaciónresistor-capacitor.







OBJETIVOS

Analizar experimentalmente el proceso de carga y descarga de un capacitor.


Determinar experimentalmente la constante de tiempo ʈ.


Medir la capacitancia de un condensador en un circuito RC.


Observar cómo es varia la carga almacenada en un condensador en función del tiempo por medio de un osciloscopio.


Encontrar los valores máximos decorriente que puede soportar un condensador.

REPRESENTACION ESQUÈMATICA
























Continuación:
























CIRCUITO 1:
CIRCUITO 2:

FUNDAMENTO TEÒRICO
Circuitos RC
La figura ilustra un ejemplo de un circuito resistor-capacitor, o circuito RC. En la parte a del dibujo un interruptor completa el circuito en elpunto A, de modo que la batería puede cargar las placas del capacitor. Cuando el interruptor esta cerrado, el capacitor no se carga de inmediato . En vez de lo anterior , la carga llega gradualmente a su valor de equilibrio de q= CVo, en donde Vo es la tensión de la batería.

Proceso de carga:

Cuando el interruptor se mueve a A, la corriente I sube bruscamente (como un cortocircuito) y tiene elvalor de I = E / R amperios (como si el condensador no existiera momentáneamente en este circuito serie RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama inferior).
El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C, ver diagrama1).
El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula T = R x C donde R está en Ohmios y C en Milifaradios y el resultado estará en milisegundos.
Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final
Al valor de T se le llama "Constante de tiempo"
Analizan los dosgráficos se puede ver que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable.
Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas:
Vc = E + ( Vo - E) x e-T/ t ,
Vo es el voltaje inicial del condensador (enmuchos casos es 0 Voltios)
Ic = ( E - Vo ) x e-T/ t/ R
Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios)
VR = E x e-T/ t Donde : T = R x C

Proceso descarga:

El interruptor está en B.
Entonces el voltaje en el condensador Vc empezará a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). La corriente tendrá un valor inicial de Vo / R y disminuirá hasta llegar...