Informe No.5. Capacitores

 

INFORME DE FISICA 2 (CAPACITORES EN SERIE Y PARALELO)

ADRIAN ROMERO ROSALES YENIFER LEDEZMA BARRIOS CRISTIAN FONSECA MIER

LIC: KARINA BALLESTEROS

UNIVERSIDAD DE CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA CIVIL

CENTRO TUTORIAL DE SAN JUAN NEPOMUCENO DE BOLIVAR  

 

RESUMEN EJECUTIVO. En el siguiente laboratorio, estudiaremos y evaluaremos las condiciones de la organización en serie y paralelo de los capacitores en un circuito eléctrico, además de determinar la relación entre las cargas y los voltajes de los capacitores correspondientes, calculando de manera experimental el valor del voltaje, y después mediante herramientas teóricas adecuados calcularemos el valor de las cargas. ABSTRACT. In the next laboratory, we will study and evaluate the conditions of the serial and parallel organization of the capacitors in an electrical circuit, in addition to determining the relationship between the loads and the voltages of the corresponding capacitors, calculating experimentally the voltage value, and then using appropriate theoretical tools we will calculate the value of the charges. Palabras claves: circuito, capacitor, serie, paralelo, mixto,  mixto,  

INTRODUCCION.

El almacenamiento de energía en elementos del circuito eléctrico es otro aspecto en el desarrollo de circuitos flexibles y útiles. Dos elementos muy importantes de almacenamiento de energía son el inductor y el capacitor. Estos dos elementos terminales los han venido usando ampliamente los ingenieros electricistas por más de cien años. El almacenamiento de energía en elementos eléctricos puede describirse como análogo al almacenamiento de información en un circuito o en una gaveta de archivador, ya que esta puede utilizarse más tarde para propósitos complejos. Agregando inductores y capacitores al ya conocido resistor, se estará en posibilidad de construir circuitos eléctricos importantes y útiles. En los radiorreceptores y televisores, los capacitores se emplean con inductores para constituir circuitos de sintonización. Estos son los que nos permiten seleccionar las estaciones de radio. Los capacitores son también componentes muy importantes en los circuitos osciladores, los cuales producen voltajes alternos de alta frecuencia .

OBJETIVO:

  Comprender experimentalmente las expresiones matemáticas para calcular la capacitancia equivalente en serie y  paralelo.   Aprender a montar circuitos en serie y paralelo.

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METODOLOGIA.

Iniciamos este laboratorio con la explicación de la docente e ingeniera de petróleos KARINA BALLESTEROS, donde inicia con la explicación de lo que se va a realizar, es decir, revisa grupo por grupo los capacitores asignados a traer el día sábado 19 de mayo del 2018, los cuales son de 4.7, 47, y 10 microfaradios. Luego continuamos con la explicación de cómo realizar el experimento de los capacitores en serie, paralelo y mixto, y a continuación, realizamos cada modelo establecido en la guía de laboratorio dado por la misma docente. MARCO TEORICO. Capacitor (condensador). (condensador).

En octubre de 1745 Ewald Georg von Kleist, de Pomerania (Alemania), observó que la carga eléctrica podía ser almacenada conectando por medio de un cable un generador electrostático a un volumen de agua en el interior de una jarra, frasco o botella de vidrio. La mano de Von Kleist y el agua actuaban como conductores, y el frasco como un dieléctrico, esto es, aislante (aunque los detalles del mecanismo fueron incorrectamente identificados en ese momento). Von Kleist fue sacudido al tocar el alambre por una poderosa chispa, mucho más dolorosa que la que se obtenía de un generador electrostático, por lo que dedujo correctamente que la carga eléctrica se almacenaba en ese dispositivo. Un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente generalment e en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por la permisividad eléctrica del vacío.

Capacidad o capacitancia.

El potencial de un único conductor aislado que contiene una carga Q es proporcional a esta carga y depende del tamaño y forma del conductor. En general cuanto mayor es la superficie del conductor mayor es la cantidad de carga que se puede almacenar para un determinado potencial. La relación entre la carga y la diferencia de potencial existentes entre los dos conductores es la denominada capacidad o capacitancia del condensador. Esta cantidad de carga que puede almacenar un condensador se llama Capacitancia del Capacitor y viene expresada por la siguiente formula:

C=    

 

 

Capacitor en serie y paralelo. Serie.

donde la capacitancia total es el resultado de la siguiente fórmula: 1 

=

1 1

=

1 2

=

1 3

… …   

La capacidad total (o equivalente) de los capacitores en serie se calcula sumando las inversas de cada una de las capacidades y calculando la inversa del resultado. Cuando n  condensadores se acoplan en serie, la carga eléctrica entre sus placas es la misma, en virtud del principio de conservación de la carga eléctrica. La diferencia de potencial entre los extremos del acoplamiento será igual a la suma de las diferencias de potencial entre las placas de cada uno de los condensadores acoplados, por la ley de conservación de la energía.

Paralelo.

donde la capacitancia total es el resultado de la siguiente fórmula: CT = C1 + C2 + C3

La capacidad total (o equivalente) de los capacitores en paralelo se calcula sumando las capacidades de cada uno de los capacitores. Esta conexión se caracteriza porque la diferencia de potencial ∆V es la  misma para los tres, en este caso igual

a la suministrada por la batería. La carga total acumulada por ellos es igual a la suma de q1 y q2 y q3.

¿Qué diferencia hay entre los circuitos en capacitores en serie y paralelo? Serie: tiene la característica que se conecta la placa positiva del capacitor a la negativa, además no hay transferencia de carga, es decir, esta permanece constante. Paralelo:   una conexión en paralelo tiene características de que varios capacitores están conectados Paralelo: directamente a la misma fuente de potencial, por lo tanto las cargas no son iguales en dos capacitores conectados en paralelo, se pueden sustituir por uno solo equivalente, al estar unido todos los capacitores por un mismo conductor, se encuentran todos a la misma diferencia de potencial ( la de la tensión aplicada) por lo tanto la tensión de cada uno es igual a la del otro e igual a la total.

 

 

Material utilizado.

Cables de conexión

protoboard. protoboar d.

Capacitores. Multímetro.

 

 

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.  Toma tus capacitores, enumérelos y con el multímetro mide el valor real de ellos, escriba los datos en la tabla 1. Numero

Valor teórico

Valor real

%Error

1

4.5

4.7

-4.255319

2

0.8

10

-92

3

41

47

-12.7659

% Error. Real  – codificado x 100 Codificado

  4.5  –  4.7  4.7 x 100 = --4.2553



4.7 * 0.8  –  10 x 100

= --92

10

  41  –  47 x 100 = --12. 7659



47

Tabla1. Datos de los capacitores

2.  Conecte los capacitores como muestra la figura 1, con el medidor de capacitancia mida la capacitancia equivalente Ceq1. ¿ Qué valor obtuvo? Compare el valor con el valor teórico que calculó.

Valor experimental Valor teórico

Figura 1.

 

4.6 4.27

 

3.  Ahora con los mismos capacitores conéctelos como muestra la figura 3 y mida la capacitancia equivalente. Mida el valor experimental y compárelo con el teórico. Figura 3 Valor experimental experimental Valor teórico

47.6

micrafaradios micrafaradios

51.7 micrafaradios micrafaradios

Monte ahora los condensadores como muestra la figura 4, arreglo mixto de capacitores, y mida el valor experimental. Realice los cálculos y obtenga el valor teórico.

Valor experimental experimental Valor teórico

Figura 4 % Error (serie, paralelo y mixto).

%Error= valor real  –  valor  valor codificado x 100 Valor codificado

% Error = 4.6  –  4.27  4.27 x 100 = 7.72834  4.27 % Error = 47.6  –  51.7  51.7 x 100 = --7.930  51.7 %Error= 19.4  –  14.27  14.27 x 100 = 35.9495  14.27

 

19.4 micrafaradios micrafaradios

14.27 micrafaradios micrafaradios

 

Conclusión. Llegamos a la conclusión de que los capacitores en serie y en paralelo no son iguales, ya que en la conexión en serie la carga permanece constante mientras que en paralelo las cargas no son iguales en dos capacitores conectados. Así como en la conexión paralela pueden conectarse varios capacitores a la misma fuente y la conexión en serie solo se conecta la placa positiva del capacitor a la negativa. Registro fotográfico y anexos.

 

 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.

  -Serway-Jewett. "Física". Cap.21. Vol 2. 3ª ed.   Serway, FISICA, Tomo II, 5ª. Edición.McGraw Hill, 2000, Secciones 23.5,6 y 25.1,3,6,9. P ublishingCompany, y, 1997, Sección 23.2,3 y   S. Lea and J. Burke, PHYSICS, The Nature of Things, Brooks/Cole PublishingCompan

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25.2,4,6. 

  P.M. Fishbane, S. Gasiorowicz, S. T. Thornton, PHYSICS For Scientist and Engineers, Prentice Hall, 1996, Secciones 23.2 y 25.2,3,4,5.

         

 

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https://es.slideshare.net/ijaji/informe-2-equipotenciales

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https://issuu.com/oreales90/docs/laboratorio_de_campo_electrico

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http://www.unet.edu.ve/gilbpar/images/LIBROS_FISICA/Sears_Zemansky_LIBRO-signed.pdf. http://www.unet.edu.ve/gilbpar/images/LIBROS_FISICA/Sears_Zemansky_LIBRO-signed.pdf.  

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Edminister, J. A. Electromagnetismo. Ed. McGraw-Hill, 1994

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Tippler, P.A. Física, tomo 2. Editorial Reverté.