Practica 7

PRÁCTICA Nº 08: CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR



I. INTRODUCCIÓN
Carga de un condensador
El circuito de la Figura 1 permite cargar lentamente el condensador C. La resistencia
R limita la corriente i de carga. Si al momento de cerrar el interruptor S (instante t =
0) el condensador C está descargado, el voltaje VC del condensador evoluciona según
la ecuación (1).
Figura 1

[pic]Así:
Para t = 0; VC = 0 (condensador descargado)
Para t >> 0; VC = V1 y, por lo tanto, i = 0 (finaliza el proceso de carga)
Para t = R C; ( ) 1
1
1 VC = V 1− e ≈ ,0 63V
−
Por otra parte, de la ecuación (1), se tiene que:


[pic]


y tomando logaritmo natural de la expresión anterior, se obtiene:

[pic]


Luego, si se grafica ( ) Ln V1 –VC versus t, se obtiene una recta cuyapendiente es igual al valor recíproco de la constante de tiempo, τ = RC , del circuito.
Descarga de un condensador
El circuito de la Figura 2 permite descargar lentamente el condensador C a través de la resistencia R. El proceso de descarga se inicia al abrir el interruptor S. La resistencia R limita la corriente i de descarga. Cuando el interruptor S está cerrado, el condensador C y laresistencia R tienen el voltaje V1 de la fuente de alimentación. Al abrir el interruptor S (instante t = 0) el condensador se descarga a través de R y su voltaje varía con el tiempo según la ecuación (2).


[pic]



II. OBJETIVO

• Estudiar los procesos de carga y descarga de un condensador como una analogía
de lo que ocurre en la membrana celular.
• Transformar curvas exponenciales obtenidasexperimentalmente a otras de fácil
análisis como la recta.

III. MATERIALES Y EQUIPOS

• 01 computadora
• 01 interface Vernier para computadora
• 01 software Logger Pro
• 01 sensor Vernier de diferencia de potencial
• 01 circuito de carga y descarga de un condensador
• 02 cables conectores
• 01 fuente de tensión de corriente continúa
• 01 multitester analógico o digital

IV.PROCEDIMIENTO

Carga de un condensador
1.Conecte la fuente de tensión y el sensor de diferencia de potencial al circuito de carga y descarga de un condensador, tener en cuenta que el interruptor debe estar en la posición de descarga.

2.Abre el software Logger Pro, adecue las escalas del tiempo y diferencia de potencial si es necesario.

3.Asegúrese que el condensador esté descargado, si no es asídescargarlo.

4.Para la toma de datos, simultáneamente debe hacer un clic en colectar y poner el interruptor en la posición de carga.

5.Los datos obtenidos deben ajustarse a la mejor curva, en cuya ecuación estará implícitamente la constante de tiempo y anota en la Tabla I.


Tabla I (carga)

|N |1 |2 |3|4 |5 |
|( = RC |22,977 |23,105 |23,191 |22,716 |25,641 |




Descarga de un condensador

6.Como el condensador ya esta cargado, desconecte la fuente de tensión.

7.Para la toma de datos, simultáneamente debe hacer clic en colectar y poner el interruptor en la posiciónde descarga.

8.Los datos obtenidos deben ajustarse a la mejor curva, en cuya ecuación estará implícitamente la constante de tiempo y anota en la Tabla II.


Tabla II (descarga)



|N |1 |2 |3 |4 |5 |
|( = RC |23, 696 |23, 457 |23, 854|21,762 |17, 543 |





9.Repita por lo menos 05 veces desde el ítem (3).


V. RESULTADOS (FUNDAMENTACIÓN)

1.Con los datos obtenidos en Logger Pro, grafique para carga:

a). La diferencia de potencial versus tiempo




b). ( ) Ln V1 −VC versus t
¿Qué diferencia física (fenomenológica) hay entre la gráfica (a) y (b)? ¿Por qué?...