Laboratorio de Física electricidad ciencias básicas
Universidad Del Norte – Colombia.
LABORATORIO CARGAY DESCARGA DE UN CONDENSADOR
Rada Ariza Carlos Alfonso Laino Dario Alberto
Email: carada@uninorte.edu.co Email: lainod@uninorte.edu.co
Ing. Mecánica. Ing. Industrial.
ABSTRACT
The main objective of this lab is to understand and analyze the behavior of a resistor coupled to a resistor during this part is necessary to know the function of each and how each one can act when it is in connection with a fountain. It is also necessary to understand and introduce the importance of the time constant of capacitor discharge as an important element in modern electronics. Discuss the importance of functional behaviors that can have these two elements of the circuit.
RESUMEN
El objetivo principal de este laboratorio es comprender y analizar el comportamiento de una resistencia acoplada a un resistor, durante esta parte es necesario conocer la función de cada uno y de qué forma puede actuar cada uno cuando se encuentra en conexión con una fuente. También es necesario entender e introducir la importancia de la constante de tiempo de descarga del condensador como un elemento importante para la electrónica moderna. Analizar la importancia de los comportamientos funcionales que pueden tener estos dos elementos del circuito.
INTRODUCCION Y OBJETIVOS
Como se observo en el tema anterior, puede que durante un circuito se encuentre aun resistor y un condensador acoplados simultáneamente. Entonces es necesario plantear la hipótesis principal como el tiempo juega un papel importante ya que anteriormente habíamos analizados estos elementos sin necesidad de la constante tiempo. Para esto es necesario comprender un capacitor como un interruptor el cual puede descargar y cargarse, como esto sucede puede pasar que el voltaje cambia y no siempre sea el mismo en relación del tiempo. Entonces el resistor cambiara la cambiara la corriente que pasa por su interior. Es por eso que es necesario comprender la nueva variable llamada τ la cual representara el tiempo de relajación del circuito. En esta parte de los cálculos será necesario admitir que el τ no siempre representara un valor constante a nivel teórico y a nivel experimental si no que mas bien puede variar de una manera mínima .Por otra parte Analizar los comportamientos funcionales de el voltaje con respecto a tiempo nos dará una idea de cómo se descarga o se carga un capacitor.
MARCO TEORICO
Circuitos R-C
En el acto de cargar o descargar un capacitor nos topamos en una situación en la que las corrientes, voltaje y potencia cambian con el tiempo.
En el proceso de carga de un capacitor, en t=0 se cierra el interruptor para completar el circuito y permitir que la corriente alrededor de la espira comience a cargar el capacitor. Para todas consideraciones practicas, la corriente comienza en el mismo instante en todas las partes conductoras del circuito, y en cada instante la corriente es la misma en todas partes.
En el proceso de descarga, al cabo de un tiempo igual a RC, la corriente en el circuito R-C ha disminuido a 1/e de su valor inicial. En este momento la carga del capacitor ha alcanzado una fracción (1-1/e)=0.632 de su valor final Q=CV. El producto RC es, en consecuencia, una medida de la rapidez de carga del capacitor. Llamaremos a RC, la constante de tiempo.
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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
El proceso experimental fue muy sencillo se necesito ensamblar el siguiente circuito:
Para los cuales se hicieron las mediciones de voltaje correspondiente la fuente utilizada ξ fue de 10 voltios, la resistencia era de 3300 ohmios y el condensador era de 330 microfaradios y era necesario conectar el switch utilizado de manera correcta y con la polaridad indicada del condensador. Durante esta parte se activo el switch dejando sin voltaje a la resistencia luego se abrió el switch para que el condensador se descargara de tal manera que el voltaje suministrado volviera recorrer al resistor de manera normal. Después de esto e utilizo la barra de herramientas del data estudio para determinar de manera practica la constante de tiempo de relajación del circuito. Luego se hicieron los ajustes exponenciales respectivos para poder analizar la función correctamente
DATOS OBTENIDOS
Los datos obtenidos están consignados en las siguientes graficas:
· Grafica 1: Carga y descarga de los capacitores
· Grafica 2: Carga y descarga de los condensadores con ajuste exponencial y los valores del a función.
· Grafica 3: Carga y descarga de los condensadores con un aumento relativo
De las graficas se pudieron obtener los datos siguientes a través de la herramienta de data estudio para poder calcular τ de manera experimental:
Aplicando la ecuación se obtuvo
Para lo cual se obtuvo:
V(t)=4,874voltios
Vmax=9,790 voltios
t=0,79 segundos
Despejando se tiene entonces: τ=1,146 segundos y el teórico fue de 1,089 multiplicando la resistencia con el capacitor. Teniendo un error de 5%.
ANALISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS
Como se pudo observar en los resultados puede que el tiempo de relajación del condensador pueda variar muy poco entre el teórico y el experimental. Esto puede suceder por la capacitancia del capacitor no es exacta y que el valor que se le venda al comprador sea el más aproximado, puede suceder que la composición química del dieléctrico puede variar por tanto la capacitancia de igual manera cambia. La otra parte que pudo cambiar puede ser el material no óhmico por el cual se traslado la corriente pudo haber afectado las mediciones que se realizaron. Durante la experiencia se debió prever el funcionamiento del switch como elemento importante en la elaboración de circuitos. Es de suma importancia recordar que los ejercicios cuando son llevados a la práctica se le deben considerar la polaridad del condensador. También es necesario comprender la relación entre voltaje y tiempo que existe entre un resistor y un condensador los cuales se encuentran en la mayoría de los circuitos que existen hoy en día.
Como se pudo observar en los resultados puede que el tiempo de relajación del condensador pueda variar muy poco entre el teórico y el experimental. Esto puede suceder por la capacitancia del capacitor no es exacta y que el valor que se le venda al comprador sea el más aproximado, puede suceder que la composición química del dieléctrico puede variar por tanto la capacitancia de igual manera cambia. La otra parte que pudo cambiar puede ser el material no óhmico por el cual se traslado la corriente pudo haber afectado las mediciones que se realizaron. Durante la experiencia se debió prever el funcionamiento del switch como elemento importante en la elaboración de circuitos. Es de suma importancia recordar que los ejercicios cuando son llevados a la práctica se le deben considerar la polaridad del condensador. También es necesario comprender la relación entre voltaje y tiempo que existe entre un resistor y un condensador los cuales se encuentran en la mayoría de los circuitos que existen hoy en día.
CONCLUSIONES
Después de comprender todas las anotaciones teóricas se pudo analizar correctamente y comprobar nuestras hipótesis planteadas al principio de la experiencia como noss pudimos dar cuenta el error teórico con respecto al experimental. Se pudo comprender que puede suceder y porque muchas veces la polaridad de un condensador puede afectar las medidas de un circuito. Se pudo observar también que el comportamiento de la grafica fue el adecuado y que puede que el error radique en la medida de carga del capacitor. Además se debe tener en cuenta la temperatura ala cual se realizo la prueba ya que puede que esta no haya sido la mas indicada.
Después de comprender todas las anotaciones teóricas se pudo analizar correctamente y comprobar nuestras hipótesis planteadas al principio de la experiencia como noss pudimos dar cuenta el error teórico con respecto al experimental. Se pudo comprender que puede suceder y porque muchas veces la polaridad de un condensador puede afectar las medidas de un circuito. Se pudo observar también que el comportamiento de la grafica fue el adecuado y que puede que el error radique en la medida de carga del capacitor. Además se debe tener en cuenta la temperatura ala cual se realizo la prueba ya que puede que esta no haya sido la mas indicada.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
[1] CASTRO CASTRO, Darío y OLIVO BURGOS, Antalcides, Física electricidad para estudiantes de ingeniería: notas de clase/ Darío Castro Castro, Antalcides Olivo Burgos. Barranquilla: Ediciones Uninorte, 2008.
[2] SEARS, ZEMANSZY, YOUNG, FREDDMAN, Física universitaria, Undécima edición, volumen II, Ed. Pearson educación, México 2004.
[4] TIPLER, Paul A, Física**, Tercera edición, Tomo II, Editorial Reverté, S.A., España, 1996.
