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Experimento Nº 2a: El condensador en CA
Desfase entre corriente y tensión en un condensador

Juan Carlos Arrieta Fuentes.
e-mail: juankarrieta@gmail.com
Yeiner Arias Esquivel.
e-mail: yeinerarias@gmail.com



RESUMEN: El objetivo de este experimento es, analizar el comportamiento de un condensador con una fuente de tensión en corriente alterna y con esto determinar las relaciones entre sucorriente y voltaje en función de la capacitancia o de la frecuencia. También se analiza la relación entre la tensión y la corriente en el condensador, en cuanto a magnitud y a fase se refiere. En general, en el laboratorio se observó los diferentes comportamientos de la tensión y la corriente, con las variaciones de la frecuencia en la fuente.

PALABRAS CLAVE: capacitancia, impedancia, reactanciacapacitiva, fasores.

1 INTRODUCCIÓN

En general desde que se requirió el traslado de corriente a largas distancias, la corriente más usada para dichos fines es la corriente alterna, dado que esta presenta menores perdidas menores que la corriente continúa, por lo tanto es muy común su uso en la vida cotidiana.
En el laboratorio de pretende mostrar, gráficamente la relación que existe entre lacorriente y la tensión en un circuito RC. En el circuito de medición la resistencia cumple la labor de proteger el circuito, y además para poder obtener la corriente del mismo. Estas mediciones dependerán de varios factores como lo son la capacitancia, la frecuencia y la amplitud que al ser medidos en osciloscopio conlleva a la fase de la señal. Cabe destacar que el capacitor de opone a cambio en latensión y no a los de corriente, y en dicha diferencia se basa las mediciones en el circuito RC.

2 MARCO TEÓRICO

Un capacitor es un dispositivo formado por dos cuerpos conductores separados por un material no conductor llamado dieléctrico. La ecuación que describe su comportamiento está dada por:
(1)
La capacidad de un dieléctrico de almacenar energía eléctrica se llama constante dieléctrica.El aire se usa como referencia y su constante dieléctrica tiene el valor de 1. Algunos otros materiales dieléctricos son el teflón, el papel, la mica, la baquelita y la cerámica.
Existen muchos tipos de condensadores los cuales se denominan según su dieléctrico. La mayoría son capacitores de aire, mica, papel, cerámica, o de tipo electrolítico. La mayoría de los tipos de capacitores pueden serconectados en un circuito eléctrico sin importar la polaridad. Sin embargo, los capacitores electrolíticos y algunos capacitores de cerámica tienen marcas para indicar el lado o terminal que debe conectarse al lado mas positivo de un circuito.
De la relación que existe entre la corriente y la tensión en el condensador expresada en su forma fasorial, y aplicando la Ley de Ohm podemos observar que:(2)
Esta relación se denomina impedancia, la cual sin su parte compleja se define como reactancia capacitiva (Xc) que es la oposición al paso de la corriente alterna debido a la capacitancia del circuito. La unidad de la reactancia capacitiva es el ohm. Y su expresión matemática esta dada por:
(3)

3 RESULTADOS EXPERIMENTALES

La frecuencia del generador a escala de 50µs por división:


Gráficosde tensión obtenidos me las mediciones durante el experimento:



Fig. 1. Señal para la determinación de frecuencia en el generador de funciones.



Fig. 2. Señal de tensión y corriente en el condensador para 10Ω.



Fig. 3. Señal de tensión y corriente en el condensador para
5 KΩ.

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

Los porcentajes de error se ven reflejados principalmente en a la toleranciacaracterística de cada resistencia, las condiciones del equipo de laboratorio utilizado he inclusive la circuitería interna del generador de señales puede influir en las mediciones.

Respecto al experimento se puede ver que comportamiento del componente resistivo es descartable ya que la reactancia capacitiva del condensador tiene un valor aproximado de 7957.74Ω.

Si se utiliza un valor de resistencia...