Carga y Descarga Condensador UTP

8/18/2019 Carga y Descarga Condensador UTP

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Carga y Descarga de un Condensador

“Año de la consolidación del Mar de Grau”

FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA !I!TEMA!

CARRERA : ING. MECATRONICA

CUR!" : ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

TEMA : CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

PROFESOR : CATALAN SANCHEZ, Nolberto

INTEGRANTE! : CASTILLO MAYTA, Alexander

CARDENAS , red!

CONTRERAS , Ant"on!

COTILLO , #"era$

CICL" : %I

TURN" : LUNESUE%ES '():*+ a (:++-

#ERI"D" : +() & I

$%&'


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LABORATORIO N0 3

CARGA DE!CARGA DE UN C"NDEN!AD"R

I. LOGROS

• Analizar el proceso de carga y descarga de un condensador.

• Interpretar las gráficas de variación de voltaje y corriente respecto al tiempo para un

condensador

II. PRINCIPIOS TEÓRICOS:

CAPACITANCIA Y CONDENSADORES

El condensador es un componente electrónico que después de los resistores es el más usado en electricidad y

electrónica. Los condensadores son dispositivos que almacenan carga es decir almacenan energ!a eléctrica.

El campo eléctrico en cualquier punto de la región entre los conductores es proporcional a la magnitud Q de

carga en cada conductor. "or lo tanto la diferencia de potencial #Vab$ entre los conductores tam%ién es proporcional a Q. &i se duplica la magnitud de la carga en cada conductor tam%ién se duplican la densidad de

carga en cada conductor y el campo eléctrico en cada punto al igual que la diferencia de potencial entre los

conductores' sin em%argo la razón entre la carga y la diferencia de potencial no cam%ia. Esta razón se llama

capacitancia C del capacitor:

La capacitancia C de un condensador depende de la geometr!a del dispositivo y del material que separa a losconductores llamado dieléctrico además la energ!a almacenada en el campo eléctrico creado entre las cargas

cuando el condensador está cargado.

CAPACITOR CARGADO

&e muestra un circuito RC simple en serie. &e supone que el capacitor de este circuito está inicialmentedescargado. (o e)istirá corriente en tanto el interruptor esté a%ierto. (o o%stante si el interruptor se mueve

*acia a en #t = 0), la carga comenzará a fluir esta%leciendo una corriente en el circuito y el capacitor comenzará a cargarse. Advierta que durante la carga las cargas no saltan de una placa a otra del capacitor

porque el espacio entre las placas representa un circuito a%ierto. En vez de eso la carga se transfiere de una

placa a otra y a sus alam%res de cone)ión gracias al campo eléctrico que la %ater!a esta%lece en los alam%res


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*asta que el capacitor queda completamente cargado. +onforme las placas se cargan la diferencia de potencial aplicada al capacitor

aumenta. El valor de la carga má)ima en las placas dependerá del voltaje de la %ater!a. ,na vez que se alcanza

la carga má)ima la corriente en el circuito es igual a cero ya que la diferencia de potencial aplicada al

capacitor es igual a la suministrada por la %ater!a.


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La carga y la corriente del tiempo para un capacitor cargándose es:

&iendo I0 la corriente inicial y la Qf la carga má)ima en el condensador cuando la corriente se vuelve nula.

CAPACITOR DESCARGADO

Imagine que el capacitor en la figura está completamente cargado. A través del capacitor *ay una diferencia

de potencial QC y *ay diferencia de potencial cero a través del resistor porque I = 0. &i el interruptor a*ora semueve a la posición b en t = 0 el capacitor comienza a descargarse a través del resistor. La carga q y lacorriente I disminuye con el tiempo:

F!"#$a % & ) . "roceso de descarga de un condensador. +uando se cierra *acia el punto b conmutador la cargaen el condensador y la corriente disminuyen.

-%servación:

onde Q/ RC 0 I i es la corriente inicial. El signo negativo indica que conforme el capacitor se descarga la

dirección de la corriente es opuesta a su dirección cuando el capacitor se esta%a cargando. La carga en el


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capacitor como la corriente decaen e)ponencialmente a una cantidad caracterizada por la constante de tiempot 0 RC .

1rafica

b) Gráfca de la carga del capacitor contra eltiempo

a) Gráfca de la corriente contra el tiempo para para un capacitor en descarga un capacitor en proceso de carga

III. PARTE E'PERI(ENTAL

a) (at$!a*+ E-#!/+:

• ,na #23$ fuente eléctrica de 2 4 35 6 +.

• ,n #23$ volt!metro digital #&an7a$.

• ,n #23$ amper!metro digital #"rase8$.

• &eis #29$ ca%les conductores # rojos y negros$.

• ,n #23$ condensador electrol!tico de ;?-L.

• &iete #2?-L #conmutador$.


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• ,n #23$ cronómetro.

b) P$/&!1!2t/+:

Pa$t : Ca$"a #2 &/22+a/$

3. Ajuste la fuente a una fem de 9 6 tomando como referencia la lectura que indica el volt!metro e instale elcircuito tal como se muestra en la figura @ #tenga en cuenta la polaridad del condensador$ donde el interruptor

de v!as está en el punto a . ecuerde que la cone)ión del amper!metro de%e ser una cone)ión en serie

respecto al resistor.

epita los procedimientos desde 3 *asta para una fem de B 6.

F!"#$a 4. +ircuito + serie. #a$ "roceso de carga del condensador. #%$ &istema e)perimental.

5. Come lectura del amper!metro y volt!metro en intervalos de tiempo de 32 s desde el instante en que se

activa el circuito #t02 s$ *asta que la tensión en el condensador sea apro)imadamente el valor de y laƐ

corriente en el circuito sea apro)imadamente nula #t03;2 s$. egistre estos datos en la ta%la 3.

Pa$t 5: D+&a$"a #2 &/22+a/$. "osicione D& en el punto % (t=0 s) como se muestra en la figura 9 y tome lectura delamper!metro y volt!metro en intervalos de tiempo de 32 s *asta que la tensión en elcondensador y la corriente en el circuito sean apro)imadamente nulas (t=140 s$.egistre estos datos en la ta%la

;. epita los procedimientos desde 3 *asta para una fem de B 6.Ɛ


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&) A&t!6!a:

3. &egFn los datos o%tenidos en la ta%la 3 para una fem de 9 y B 6 grafique e para el proceso de carga

y descarga.

5. &egFn los datos o%tenidos en el proceso de carga de la ta%la 3 para una fem de 9 y B 6 registre enƐ

la ta%la 5:

5.3 El valor e)perimental de la carga almacenada en el condensador -7 en t0 3;2 s usando la ecuación#3$.

5.5 El valor referencial de la carga almacenada en el condensador -7 en t0 3;2 s usando la ecuación#$.

5. Los valores e)perimentales y referenciales de la energ!a almacenada 8 en el condensador en ent0 3;2 s usando la ecuación #5$.

5.; El error relativo porcentual de la carga Erel1 y energ!a almacenada en el Erel! proceso decarga del condensador.

IV. RES8LTADOS

Los datos o%tenidos reg!strelo en la ta%la 3 y ta%la 5.

Tab*a . atos e)perimentales del proceso de carga y descarga de un condensador.


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atos teóricos:

esistencia :;.


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#re$1 = 2.25B235) #3J eK #J 3;2/;


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* 6s t (sin $uente8 solo capacitor)

9 6s t (con una 7= 6oltios)


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9 6s t (solo capacitor)


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GRAFICAS DE LOS RESULTADOS 2:

* 6s t (con una 7=- 6oltios)

* 6s t (sin $uente8 solo capacitor)


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9 6s t (con una 7= 6oltios)

9 6s t (solo capacitor)


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I( REC"MENDACI"NE!

II( C"NCLU!I"NE!

• Atraves de las grafica podemos afirmar que el capacitor se está cargando y la carga de él tam%ién va

aumentando *asta llegar a su carga má)ima cuando llega a su carga má)ima el capacitor no permite

que la corriente siga trascurriendo.

• En la gráfica tam%ién la relación que *ay entre el tiempo #t$ con la carga del condensador #$ es

una relación directa lo cual mientras mayor es el tiempo mayor es la carga que va a tener el

condensador por otro lado la relación que tiene la descarga del condensador con respecto al tiempo

es una relación inversa a medida que transcurre más tiempo la carga del condensador es menor.

• -tro detalle importante es que la energ!a acumulada del capacitor transcurre por el circuito y pasa

por la resistencia mientras ésta va disipando la carga que ten!a el capacitor *asta que ésta tienda a

cero.

III( )I)LI"GRAFIA

• GUIA DE LA/ORATORIO N0 * Car1a ! de23ar1a de 4n 3onden2ador

,niversidad Cecnológica del "erF J ,C"

• &EA& MENA(&O> P!sica ,niversitaria con P!sica Noderna 6olumen 5

ecimosegunda Edición.

• A>N-( A. &EQA> P!sica para ciencias e ingenier!a 6olumen 5;ptima edicioderna,


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