Informe Fisica 3 Condensadores

RESUMEN

En esta experiencia se describe dos situaciones con respecto a la carga y descarga de un condensador eléctrico. La primera experiencia se trata de armar un circuito conectado a una resistencia en serie con objetivo de cargar y descargar el capacitor conociendo a si su capacidad. INTRODUCCION

CAPACIDAD El potencial de un único conductor aislado !ue contiene una carga " es proporcional a esta carga y depende del tama#o y $orma del conductor. En general cuanto ma yor es la super$icie del conductor mayor es la cantidad de carga !ue se puede almacenar para un determinado potencial.la relaci%n entre la carga " y la di$erencia de potencial existentes entre los dos conductores es la denominada capacidad del condensador. Esta cantidad de carga !ue puede almacenar un condensador se llama Capacidad del Condensador y viene expresada por la siguiente $%rmula& C'!() ! ' a la carga carga de una de los dos placas. *e mide en Culombios. ) ' es la tensi%n o d.d.p entre los dos extremos o placas o lo !ue es lo mismo mismo la tensi%n del condensador. *e mide en voltios. C+,DE,*AD+-  n condensador eléctrico o capacitor es un dispositivo pasivo manejado en electricidad capa/ de almacenar energ0a sosteniendo un campo eléctrico. Est1 $ormado por un par de super$icies conductoras generalmente en $orma de laminas o placas en situaci%n de in$luencia total 2esto es !ue todas las l0neas de campo eléctrico !ue parten de una van a  parar a la otra3 separadas por un material dieléctrico o por el vac0o. Las placas sometidas a una di$erencia de potencial ad!uieren una determinada carga eléctrica positiva en una de ellas y negativa en la otra siendo nula la variaci%n de carga total.

OBJETIVOS GENERALES Y ESPECIFICOS.

4.5 conocer usos y aplicaciones de un condensador  6.5aplicar gr1$icamente los datos obtenidos entre la carga y d escarga de un condensador y su capacidad del mismo. 7.5 comprender la ecuaci%n de capacidad

MATERIALES • • • • • •

8uente de poder regulable 29569 )3. :ultitester o mult0metro. Cables conductores rojos y negros. 4 capacitometro. Cables de conexi%n para multitester. -ed o placa -LC.

PARTE EXPERIMENTAL 1.- Carga del !"de"#ad!r *e arm% un circuito -C serie como indica la $igura 4. *e midi% el voltaje de la $uente continua la capacidad del condensador C 2con un capacit%metro3 y la resistencia. *e conect% el sensor de voltaje a los terminales del condensador se cerr% el interruptor * e inmediatamente mediante el programa ;Data*tudio; se registraron los datos ;voltaje < tiempo; obteniéndose una gr1$ica.

•

F$g%ra 1. Circuito -C en serie

&.-De#arga del !"de"#ad!r *e arm% el circuito adjunto en la $igura 6. *e conect% la sonda de voltaje en los terminales de la resistencia eléctrica. *e cerr% durante un breve intervalo de tiempo el interruptor ;*; para cargar el condensador. na ve/ cargado el condensador se desconect% la $uente continua abriendo el interruptor y simult1neamente mediante el  programa ;Data*tudio; se procedi% al registro de datos ;voltaje < tiempo; obteniéndose una gr1$ica.

•

F$g%ra &. Circuito -C paralelo

DESARROLLO EXPERIMENTAL EXPERIMENTO 1' CARGA DEL CONDENSADOR 

)oltaje C=> Ensayo ?4 @iempo2 s 3 )oltaje2) 3 9 946B B 479 49 67 4B 76B 69 9B7B 6B 49 79 B646 7B B4 9 F47 B FB7B B9 F9B BB 46 F9 49B FB F7F 9 497 B B47 9 49B B 66F 9 744 B 79 499 6 Imagen tabla de datos carga de condensador.

 Ensayo #1 10

Voltaje ( V )

f(x) = 0.07x + 2.27 R² = 0.88

5 0 0

20

40

60

80 100 120

TIEMPO

:ediante los siguientes datos de la placa es posible obtener la constante de tiempo te%rica& • • •

Capacidad condensador ' 779x495F G8H -esistencia ' 499.999 G+=mH )oltaje ' 49 G)oltH

Entonces sabiendo !ue ' -C&

¿ 100.000

Volt   Coulon  Coulon x 330 E −6 =33 =33 s  A Volt  Coulon s

A partir de la ecuaci%n de la recta del gr1$ico  se obtiene la constante del tiempo experimental& ln 2)9 < )3 ' ln )9 < 24(-C3t ln 2)9 < )3 ' 66 < 99 2t3 54(-C ' 599 -C ' 54(59 9 -C ' 477 s '

Error relativo de los valores obtenidos de la constante de tiempo 2experimental y te%rico3

 Error relativo =

13,37 −33 33

 x 100=32.6

D$#%#$(" 1'

En el gra$ico el voltaje en el tiempo inicial de la carga de condensador es de 946B el cual es bastante pe!ue#o y aun asi permite el paso de la corriente por lo cual no se genera una di$erencia de potencial 2voltaje3. A medida !ue el capacitor se va cargando a un tiempo el voltaje va desarrollando exponencialmente alcan/ando su valor m1ximo el capacitor al momento de cargarse totalmente se comportara como un circuito abierto ya !ue no existir1 movimiento de corriente por el circuito. El error relativo obtenido de la constante del tiempo 276F3 tenemos !ue considerar !ue $ue importante el cual nos demuestra !ue $ue mayor de lo !ue deber0amos =aber demostrado por lo !ue se nos indicaba en la parte teorica igual podemos decir !ue tuvimos  pe!ue#os problemas en la toma de datos tanto por los cables y el tester !ue nos presentaron algunas di$icultades pero aun as0 destacamos !ue pudimos constatar !ue la experiencia mediante los datos obtenidos se pudo corroborar los objetivos establecidos.

EJPE-I:E,@+ 6& DE*CA-KA DEL C+,DE,*AD+-. V!l)a*e+ C,B+ E"#a! & T$e/0!  # V!l)a*e  V 2 2 9 66B7 B 4F9 49 F66F 4B B76 69 F97 6B 9B 79 7B4 7B 74444 9 6F9 B 67FB B9 69B96 BB 4F F9 4BF FB 4764 9 4694 B 49B4 9 94 B 94 9 9F9 B 9BFF 499 9B9 @abla de datos descarga de condensador.

 Ensayo #2 10

VOLTAJE

5

f(x) = - 0.07x + 6.34 R² = 0.88

0 0

20

40

60

80

100

120

TIEMPO

Con los datos obtenidos de la descarga del condensador =asta los 499 seg reali/amos el gra$ico de tiempo v(s voltaje. EJPE-IE,CIA 6&

tili/ando el mismo sistema de la primera experimentaci%n se cambia el orden de los cables con tal !ue la $uente primaria de voltaje esté conectado directamente al condensador mientras !ue la resistencia estar1 conectada de manera pa ralela a este a través del cableado. Como no existe un interruptor se desconecta el cable desde la salida de voltaje al sistema en un per0odo de no mayor de B seg con el $in de no tener problemas en tomar los datos correspondiente en la experiencia. Al terminar a través del so$tare se entregan al sistema B v continuos y se desconecta de inmediato la $uente para observar el descenso de la carga se anotan los valores se tabulan y se registra en el gra$ico. A partir de la ecuaci%n de la recta del gr1$ico  se obtiene la constante del tiempo experimental& ln 2)9 < )3 ' ln )9 < 24(-C3t ln 2)9 < )3 ' F79B < 99F 2t3 54(-C ' 599F -C ' 54(59 9F

-C ' 47B s '

Error relativo de los valores obtenidos de la constante de tiempo 2experimental y te%rico3  Error relativo =

14,35 −33 33

 x 100=56,5

DI*C*I+, 6& Durante la descarga del capacitor se obtienen datos !ue en un gra$ico nos demuestra una ca0da del valor. su m0nimo valor tendr0a !ue ser cero demostr1ndonos !ue el capacitor se encontrar0a totalmente descargado lo cual tenemos !ue destacar la $unci%n de la resistencia del circuito ya !ue con este medio la descarga del capacitor trascurrir0a demasiado lenta y asi no lograr0a la relaci%n de tiempo es igual a resistencia por capacidad.  ,uestros error relativo $ue alto 2BFB3 y nos demuestra como en el primer experimento el cual pudo deberse a un error en el procedimiento como en la toma de los datos el cual al $inali/ar el experimento nuestro condensador no !ueda totalmente descargado o valor 9.

C%e#)$!"ar$!

4.5De$ina !ue es un condensador y describa cuales son las partes $undamentales de él. Es un componente eléctrico cuya $unci%n es la de almacenar carga eléctrica y su aplicaci%n m1s importante es la de corregir el $actor de potencia. La estructura m1s simple de un capacitor se compone de dos placas met1licas denominadas MarmadurasN en$rentadas una con la otra sin llegar a tocarse. Entre esas dos placas existe un material aislante denominado dieléctrico !ue puede ser aire mica cer1mica papel o cual!uier otro material apropiado. 6.5 OCu1l es el rol !ue juega un dieléctrico en los condensadores

 n dieléctrico tiene 7 $unciones $undamentales& -esuelve el problema mec1nico de mantener dos grandes l1minas met1licas a una distancia muy pe!ue#a sin contacto alguno. Consigue aumentar la di$erencia de potencial m1xima !ue el condensador es capa/ de resistir sin !ue salte una c=ispa entre las placas 2ruptura d ieléctrica3. La capacidad de un condensador de dimensiones dadas es varias veces mayor con un dieléctrico !ue separe sus l1minas a !ue si estas estuviesen en el vac0o.

•

•

•

7.5Describa cinco aplicaciones del uso de los condensadores en elementos o dispositivos de la vida cotidiana. *e utili/a en el $las= de las c1maras $otogr1$icas Arran!ue de motores mono$1sicos de $ase partida :antener corriente en el circuito y evitar ca0das de tensi%n *e utili/a en los tubos $luorescentes *e utili/a en memorias y bater0as por su cualidad de almacenar energ0a.

• • • • •

.5Demuestre !ue la capacidad e!uivalente de dos condensadores conectados en serie viene dado por& 1

C eq

=

1

+

1

C 1 C 2

V T =V 1+ V  2+ V 3 Como ) ' "(C V T =

Q1 Q 2 Q 3

+

+

C 1 C 2 C 3

como QT = Q1 = Q2=Q3

(

V T =QT 

1

+

1

+

1

C 1 C 2 C 3

)

QT  V T 

=

1 1

+

1

+

1

=C eq

C 1 C 2 C 2 B.5Demuestre !ue la capacidad e!uivalente de dos condensadores conectados en paralelo viene dado por& C eq=C 1+ C 2 QT = Q1+ Q 2

 PeroQ =VxC ( paracualquier condensador ) QT =V 1 x C 1 + V 1 x C 1  PeroV T =V 1=V 2 QT =V T  ( C 1 + C 2 ) QT  V T 

=C 1 + C 2=C eq

C+,CL*I+, *e puedo concluir !ue aprendimos sobre la utili/aci%n y $unci%n de un condensador o capacitor en el laboratorio en la reali/aci%n se puede destacar !ue =ay !ue tener bastante cuidado en la utili/aci%n de los materiales ya !ue nos puede llevar al error en la reali/aci%n de nuestro experimento entre los cables y su buena conexi%n podemos observar !ue nuestro error relativo $ue bastante grande siendo asi !u e nuestros datos obtenidos nos llevan a un error en lo !ue deber0a ser en la parte te%rica del experimento En la parte del experimento de la descarga del condensador se puede observar !ue cumple su $unci%n. Q se corrobora mediante el gra$ico la ca0da de voltaje !u e tiene mediantes los seg !ue van pasando.

-E8E-E,CIA 4.5 KIA E,@-EKADA E, CLA*E* 6.5 =ttp&((.areatecnologia.com(electricidad(condensador.=tml 7.5 AP,@E* E, CLA*E*.

DEPARTAMENTO DE QUÍM!A DE "O# MATERA"E#  T$!N!O UN%ER#TARO EN AN&"## QUÍM!O ' Í#!O

LABORATORIO N° 3 

!AR*A ' DE#!AR*A DE UN !ONDEN#ADOR

CTE!RA"

"AORATORO DE #!A AP"!ADA

!OCENTE#" !AR"O# !URÍN.

NTE*RANTE# R*DA #ANTANDER, MATA# PN!ETT