Laboratorio de físicaProf. Practica #6 “Curva de Carga De Los Capacitores” Grupo: 2CV5 Integrantes: ________________________ Altamirano Méndez Miguel ________________________ Piña Granados Jorge Alberto ________________________ Sánchez Zarate César ________________________ Servín Hernández Emmanuel ________________________ Vargas Hernández Jorge Luis Los capacitores tienen otras funciones importantes en los circuitos electrónicos. de ésta forma y después de un tiempo relativamente corto. Los capacitores se usan también para producir campos eléctricos como es el caso del dispositivo de placas paralelas que desvía los haces de partículas cargadas. Otros capacitores mucho más grandes se emplean para proveer intensas pulsaciones de láser con el fin de inducir una fusión termonuclear en pequeñas bolitas de hidrógeno. requiere una breve emisión de energía eléctrica. o sea cuando el capacitor almacena energía. el capacitor adquiere una carga eléctrica Qo y por lo mismo tendrá una diferencia de potencial Vo entre sus placas. La forma más común para almacenar energía en un capacitor es cargar uno mediante una fuente de fuerza electromotriz fem. especialmente para voltajes y corrientes variables con el tiempo. . por ejemplo. La propiedad para almacenar energía eléctrica es una característica importante del dispositivo eléctrico llamado Capacitor.INTRODUCCION El capacitor es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. cuando existe carga eléctrica en sus placas o cuando existe una diferencia de potencial entre ellas. el cual libera rápidamente (en cuestión de mili segundos) la energía que pasa al foco. Una lámpara de destello o de luz relámpago. Se dice que un capacitor está cargado. Podemos sacar energía con relativa lentitud (más de varios segundos) de la batería al capacitor. un poco mayor de lo que generalmente puede proporcionar una batería. Cuando el capacitor se carga completamente.De lo anterior se tiene. Integrando ambos lados de la ecuación: utilizando la operación inversa al logaritmo. Por lo tanto la ecuación anterior resulta como: La ecuación anterior expresa la carga eléctrica q que adquiere el capacitor al transcurrir el tiempo t. iniciando sin carga eléctrica (t = 0 ) y terminando con una carga Qo. se tiene de la ec. (1) dq/dt =0 entonces Qo la carga total adquirida está dada por Qo= CE. ademas se tiene: . Este efecto de descarga es provocado por la existencia de la resistencia R que cierra el circuito. . la corriente en circuito es. finalmente se tiene la cual expresa la disminución de la corriente eléctrica en el circuito al transcurrir el tiempo. Pero se sabe que . entonces se dice que el capacitor se está descargando. al cambiar el interruptor S se observa inmediatamente una disminución en la diferencia depotencial entre las terminales del capacitor. . entonces se tiene: Donde es el voltaje en las terminales del capacitor cuando adquiere su carga total . éste tiene una carga total y una diferencia de potencial en estas condiciones. (2): Pero al inicio .pero . Al estar el capacitor C cargado. entonces derivando ec. se tiene: La ecuación anterior expresa que el capacitor inicia con una carga y termina su carga eléctrica. considerando que el capacitor tiene inicialmente una carga .La disminución del voltaje en el capacitor C se puede analizar utilizando las leyes de Kirchoff en la rama derecha del circuito. es posible expresar la carga eléctrica del capacitor en función del tiempo. (1). entonces la ec. Se puede aprovechar la forma muy particular de la disminución de la diferencia de potencial en las terminales de un capacitor de valor conocido (C) para determinar la resistencia (R) por la cual se descarga dicho capacitor en los términos siguientes: si el tiempo t que ha transcurrido después de que se inicia la descarga de un capacitor. reacomodando términos e integrando ambos lados de la ecuación. de tal forma que la ecuación que representa la descarga del capacitor está dada por: Con un procedimiento análogo al efectuando en la ec. Si se considera que. de tal forma que se puede establecer la ecuación siguiente: Se debe considerar que debido a que la corriente se genera al disminuir la carga eléctrica en el capacitor. . (5) resulta. es igual ARC. entonces se obtiene: y como entonces: Esta última ecuación representa la disminución de la diferencia de potencial (V) en las terminales del capacitor al transcurrir el tiempo. después de un tiempo relativamente grande (depende de R). 22% y como se conoce el valor de la capacitancia (C).22% de su valor original . entonces el valor de la resistencia es: . Utilizando este concepto de constante de tiempo. se mide el tiempo que tarda el capacitor en disminuir su diferencia de potencial un 63.78% de su valor original.Esto indica que en dicho tiempo la diferencia de potencial en las terminales del capacitor es solo un 36. A este tiempo se le denomina constante de tiempo del capacitor. es decir que su voltaje disminuyó un 63. . el rango de 200 pA C D.7 pF 400 V 1 Capacitor de 2. C=10µF y V=9V.Material y equipo 1-Fuente de alimentación universal (CA / CD 12 V 5 A) 1 Capacitor de 4. con Ri = 2 Mü.Medición de la corriente de carga en el tiempo. • • Ajuste el voltaje de salida de la fuente a 9 l/CD. usando diferentes valores de capacitancia (R y V se mantienen constantes). • En el multímetro seleccione. R2=100Q.250 1 Resistencia de 100 m Q a 2 W 1 Capacitor de 10 pF 70 V Desarrollo Experimental 1. • Conecte los componentes eléctricos de acuerdo a la figura 20.. • Asegúrese que la terminal positiva de los capacitores electrolíticos se conecte hacia la terminal positiva de la fuente de voltaje.2 pF 400 V 2 Cajas de conexión 2Resistencias de 1 MQ a 1 W 1 Selector bipolar 2 Multímetros Digitales 1 Cronómetro 2 Cables de conexión de 0. 1 0.2µF a 9 v.7 0. para cada capacitor. Resistencia 1MΩ T(s) 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s I (µA) 0.1 0.9 0.1.7 1. 1. • Calcule los valores promedio de las corrientes para cada tiempo y haga una gráfica. • Cambie el capacitor por uno de 2.1 0. Resistencia 2MΩ T(s) 10s 20 s 30 s 40 s 50 s 60 s 70 s 80 s 90 s I(µA) 3. (grafica en anexo) Carga máxima: 3. • Repita cinco veces los pasos 5 y 6.2 (grafica en anexo) Carga maxima: 4.2 pF y lleve a cabo los pasos 5. en la que se muestre el comportamiento de la corriente de carga en el tiempo. 1 2.1 µA. cuidadosamente.1 0. Exprese su conclusión.1 .9 0.3 1. 6 y 7. sincronice el arranque del cronómetro y s: cambio del selector del circuito a la posición de carga (a) y anote ios valores de la corriente cada 10 segundos durante 90 segundos. La corriente inicial l0 = V/R1t es la indicada en el instante del cambio de posición del selector (t = 0). capacitor 2. 1.6 0. en papel milimétrico.3 0.2 0.1 0.5 Al realizar la medición 5 veces no se encuentran variaciones con respecto a la primer medición. • Ahora.2 1.6µA Capacitor de 10µF a 9 V.• Coloque el selector de! circuito en la posición de descarga (b) y espere a que el multímetro indique cero corriente.1 0. 5. . con /?t = 2 Mü. R2 = 100 Q y V= 9 V. Calcule los valores promedio de las corrientes para cada tiempo y haga una gráfica. 1. en papel milimétrico. 7. 6. en la que se muestre el comportamiento de la corriente de carga en el tiempo para cada valor de resistencia.Conecte los componentes eléctricos como se muestra en la figura 20. 4. Cambie el valor del resistor a 1MQ. Repita cinco veces los pasos 2 y 3.7 ¡jF. Coloque el selector del circuito en la posición de descarga (b) y espere a que el multímetro indique cero corriente. C = 4.Experimento 2. La corriente inicial es la indicada en el instante del cambio del selector (t = 0). realice cinco veces los pasos 2 y 3. usando diferentes valores de resistencia (C y V constantes). 3. Con el nuevo valor de Ri. . Medición de la corriente de carga en el tiempo. 2. Sincronice el arranque del cronómetro con el cambio del selector a la posición de carga (a) y anote los valores de la corriente de carga cada 10 segundos durante 90 segundos. Ajuste la fuente de alimentación a 12 V y repita cinco veces los pasos 2 y 3. Coloque el selector del circuito en la posición de descarga (b) y espere a que el multímetro indique cero corriente. Anote los valores de la corriente cada 10 segundos durante 90 segundos. C = 4.2 0.4µA capacitor de 4. 3 y 4.1 0.7µF a 9V resistencia de 1MΩ T(s) 10s 20s I(µA) 1.3 0.7 0.1 0.7 ¡jF.8 0. usando diferentes voltajes de la fuente de alimentación (R y C constantes).2 (grafica en el anexo) Carga máxima: 8. 5. R2 = 100 Q y V = 9 V.5 0. 1 Conecte los componentes eléctricos como se ve en la figura 20. 6.2 60s 0.1 90s 0. 3.3µA capacitor de 4.2 80s 0.2 50s 0. 2. Repita cinco veces los pasos 2 y 3.1 2.1 70s 80s 90s 0.9 0.7 30s 0.1 (grafica en el anexo)Carga máxima: 4. Sincronice el cambio del selector a la posición (a) y el arranque del cronómetro.7µF a 9V resistencia de 2MΩ T(s) 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s I(µA) 1. 4. con R1= 1 MQ.2 0.3 40s 0. Cambie el voltaje ajustando la fuente de alimentación a 6 V y efectúe cinco veces los pasos 2. .2. La corriente inicial es la indicada en el instante del cambio de posición del selector (í = 0).1 Experimento 3 Medición de la corriente de carga en el tiempo. 2 50s 0.2 0.1 80s 90s 0.7 20s 0.4 30s 0.4 0.1 3.1 0.2 40s 0. . el comportamiento en el tiempo de la corriente de carga del capacitor para cada valor de voltaje.1 0.4µA capacitor de 4.7µF a9V resistencia de 1MΩ T(s) 10s I(µA) 1. Coloque el selector del circuito en la posición de descarga (b) y espere a que la indicación de corriente sea cero. R2=100 O y V = 9 V.1 90s 0. mediante la observación del comportamiento de la corriente de carga en el tiempo.1 0. Calcule el valor de l0 = V/R^ y obtenga el 37% de ese valor.1 0. 3.7µF a 12V Resistencia de 1MΩ T(s) 10s 20s 30s 40s 50s 60s 70s 80s 90s I(µA) 2.1 3.2 60s 70s 80s 0.2 (grafica en el anexo) Carga máxima: 5. Calcule los valores promedio de las corrientes para cada tiempo y grafique en papel milimétrico.3 40s 0.7 pF.3 0.7 30s 0.2 50s 0.7.2 0.2 0.1 0. C = 4.1 0.2µA capacitor de 4. 3. con Ri = 2 MQ.3 0.1 Experimento 4. El rango del multímetro se seleccionará en 200 pA C D.1 (grafica en el anexo) Carga máxima: 8.8 0.7µF a 6V resistencia de 1MΩ T(s) 10s 20s I(µA) 1. 2. Determinación del valor de la capacitancia C. 1 Conecte los componentes eléctricos conforme a la figura 20.1 60s 70s 0.3 (grafica en el anexo) Carga máxima: 7µA capacitor de 4. 9µA arreglo capacitor de 16. Cuidadosamente sincronice el cambio del selector a la posición de carga (a) y el arranque del cronómetro. de acuerdo a lo explicado en el paso 8.8 0.9 30s 0. obtenga el valor del arreglo de los capacitores (su capacitancia equivalente).1 90s 0. Detenga el cronómetro al llegar la indicación de corriente al valor calculado en el paso 3 6.3µA capacitor de 4.2 0. 4 y 5. 4. Asegúrese que la terminal positiva de los capacitores electrolíticos esté conectada hacia la terminal positiva de la fuente de alimentación. 9. Repita cinco veces los pasos 3.2 (grafica en el anexo) Basado en la Fig.5 40s 50s 60s 70s 80s 0. Repita cinco veces los pasos 3.1 (grafica en el anexo) Carga máxima: 4. 8.1 4.7µF a 9V resistencia de 2MΩ T(s) 10s 20s I(µA) 1. como se indica en la figura 21. Figura No. Calcule e! valor de la capacitancia (C) usando el valor promedio dela constante de tiempo del circuito (RC). 7 Obtenga el valor promedio de las cinco mediciones de tiempo. Cambie el capacitor por un arreglo de capacitores serie . 11.3 0.2 0.9µF a 9V resistencia de 2MΩ .21 Carga máxima: 7. 21 10. 5.4. 4 y 5.paralelo. Calcule el valor promedio de las cinco mediciones y.2 0. Señale las ventajas de emplear un dieléctrico en un capacitor.1 80s 0.1 Cuestionario 1.1 90s 0. 2. 3.2 0. señales cual es y explique. . Si éste tiene placas planas separadas. así como la permisibilidad del dieléctrico.T(s) 10s I(µA) 1. El resultado de este fenómeno es de carácter eléctrico ya que se refiere el tiempo en el cual se descarga el capacitor tomando en cuente el tiempo y el potencial. Esta será la cantidad de energía que almacenarael capacitor y cuanto tiempo durara en el mismo. Demuestre que la energía eléctrica de un conductor aislado es: W = !4 CV2 Pruebe también que el mismo resultado es válido para un capacitor de placas planas paralelas y.7 20s 30s 0.6 0. por aire. una distancia d =1m. 4. en general para cualquier capacitor.3 40s 0. La energía en un capacitor es el resultado de un fenómeno eléctrico. Explique por qué no se construye un capacitor de 1 Farad. por que seria un capacitor demasiado grande y seria poco útil ya que utilizaría mucho espacio.2 50s 60s 0.2 70s 0. Es por esta propiedad que son considerados dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico .5. se duplica y el área de éstas se reduce a la mitad?. conteste la siguientes preguntas: a) Si la tensión en el capacitor se duplica. y se desconecta de las terminales de la fuente y sus placas son separadas lentamente hasta que la separación se hace el doble ¿Cambia la energía del capacitor? Explique la razón y el mecanismo para cualquier cambio. para las señales continuas. para el caso de que la fuente no se desconecte. ¿Qué sucede con la capacitancia? • Debe ser mayor b) Si el capacitor recibe una carga Q. Tomando en cuenta la expresión conocida: C = q/V para un capacitor de placas planas. es como un cortocircuito). d) ¿Qué sucede con la capacitancia si la distancia de separación de las placas. de un capacitor. más que nada ocurre cuando trabajan los subwoofer. aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. estos son muy utilizados en equipos de sonido muy potentes en vehículos y es porque cuando los tenemos un rato en marcha con el motor parado el voltaje de la batería baja mucho entonces hay momentos que se producen picos de poca corriente en la batería es decir que baja de los 12 voltios. • c) Conteste la misma pregunta del inciso b). sanchez zarate: Podemos concluir diciendo que los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los capacitores. Conclusiones Altamirano: El capacitor comúnmente llamado dependiendo de su valor es capaz de acumular y liberar corriente muy rápidamente. En el momento que hay una bajada de corriente como el capacitor esta cargado a tope mantiene la corriente constante y cuando se acaba el pico de poca corriente se vuelve a cargar. a diferencia de la batería. se carga de forma instantánea en cuanto la conectamos a una fuente de energía eléctrica. pero no la retiene por mucho tiempo.Piña: En conclusión. Servín Hernández Emmanuel: Conclusión puedo concluir que los capacitores sirven para poder aumentar el voltaje ya que estos hacen que aumente debido a que van almacenando cierta carga para después poder liberarla a su salida lo cual hace que a mayores escalas con as capacitares pueda uno hablar de voltajes mucho mas elevados . los capacitores constituyen un componente pasivo que.
Report "Práctica 6 Electricidad y Magnetismo - ESIME Zacatenco"