“CONDENSADORES EN SERIE Y PARALELO”

Fernando Tejera González José Cera Jinete e-mail: ftejera@uninorte edu.co e-mail: jacera@uninorte.edu.co Ingeniería industrial Ingeniería Mecánica

Fabio Iguaran Didier Bornacellie-mail: iguaranf@uninorte.edu.co e-mail:dbornacelli@uninorte.edu.coIngeniería Mecánica Ingeniería Mecánica

Abstract.

To achieve the objectives of this article we will build on the most commonly occurs in the circuits, which are conductive materials, no drivers, applications, the use of resistors, diodes and the capacitors that the materials are more easily into the circuitry. Different ways to create an electrical circuit, its benefits and its different configurations, the necessary conditions for the project work in perfect condition.

For this we rely on the laws of Ohm and Kirchhoff laws that are governing the circuits we studied, these circuits are the current (where the current goes in one direction and two polarities, negative and positive)

The source voltages look like they are affected by the resistors, diodes and capacitors, and part of the capacitors as the voltage will affect its operation and analyze resistance the main factors that determine the domain and its resistivity it has on voltage diodes and observe what is important in circuits that possess qualities and how these materials are known as "semiconductor."

Resumen

Para alcanzar los objetivos de este artículo nos basaremos en las experiencias más comunes que se presenta en los circuitos; los cuales son los materiales conductores, no conductores, sus aplicaciones, el uso de las resistencias, los capacitares y los diodos que son los materiales que se encuentran con mayor facilidad en los circuitos eléctricos. Las diferentes formas de crear un circuito eléctrico, sus beneficios y sus diferentes configuraciones, las condiciones necesarias para que dicho proyecto trabaje en perfectas condiciones.

Para esto nos basamos en las leyes de Ohm y Kirchhoff que son las leyes que rigen los circuitos que estudiaremos, estos son los circuitos de corriente continua (donde la corriente va en un solo sentido y dos polaridades negativas y positivas). En las fuentes de voltajes analizaremos como se ven afectadas por las resistencias, los diodos y los condensadores, y en la parte de los condensadores veremos como el voltaje influye en su funcionamiento y en la resistencia analizaremos los factores principales que determinan su resistividad y el dominio que posee sobre el voltaje y en los diodos observaremos cual es su importancia en los circuitos y las cualidades que poseen estos materiales qué son conocidos como “semiconductores”.

1. INTRODUCCION

Con el avance de la tecnología, nos damos cuenta que dichos avances se deben principalmente al estudio de la energía y sus aplicaciones. Una de ellas es al manejo que se le da a la corriente eléctrica en los circuitos que contienen algunos de nuestros aparatos más comunes como TV., Radio, celular cámara de video, etc. Estos son uno de los más claros ejemplos de que el hombre ha podido dominar en gran mayoría la corriente eléctrica.

En este artículo estudiaremos las maneras más comunes de manipular la corriente eléctrica con el fin de saber que materiales y herramientas se necesitan para construir un circuito eléctrico que cumpla con nuestras necesidades y sea seguro en cuanto a su uso.

Con nuestros estudios analizaremos el comportamiento de la corriente en un circuito, sus cualidades, la forma de cómo obtener la corriente necesaria para que nuestro proyecto cumpla nuestros objetivos. Para esto nos concentraremos en el estudio de los materiales más comunes para almacenar, aumentar o disminuir la corriente, el voltaje, las principales causas de nuestros estudios.

A medida de que avancen nuestras experiencias iremos estudiando el comportamiento de la corriente, el voltaje, la resistividad, la capacitancia y la conductividad en los diferentes montajes que hay en los circuitos eléctricos, y conocer más a fondo el comportamiento y las funciones que nos pueden brindar los aparatos electrónicos que usamos a diario.

2. OBJETIVOS

El objetivo general:

En esta experiencia se buscan analizar las características de conectar condensadores en serie y en paralelo.

Los objetivos específicos:

- Determinar la relación entre las cargas y la relación entre los voltajes para dos capacitores conectados en serie.

- Determinar la relación entre las cargas y la relación entre los voltajes para dos capacitores conectados en paralelo.

3. MARCO TEORICO

En electricidad y electrónica, un condensador o capacitor es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).

La carga almacenada en una de las placas es proporcional a la diferencia de potencial entre esta placa y la otra, siendo la constante de proporcionalidad la llamada capacidad o capacitancia. En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo 1 faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una d.d.p. de 1 voltio, éstas adquieren una carga eléctrica de 1 culombio.

La capacidad de 1 faradio es mucho más grande que la de la mayoría de los condensadores, por lo que en la práctica se suele indicar la capacidad en micro- µF = 10-6, nano- F = 10-9 o pico- F = 10-12 -faradios. Los condensadores obtenidos a partir de súper condensadores (EDLC) son la excepción. Están hechos de carbón activado para conseguir una gran área relativa y tienen una separación molecular entre las "placas". Así se consiguen capacidades del orden de cientos o miles de faradios. Uno de estos condensadores se incorpora en el reloj Kinetic de Seiko, con una capacidad de 1/3 de Faradio, haciendo innecesaria la pila. También se está utilizando en los prototipos de automóviles eléctricos.

El valor de la capacidad de un condensador viene definido por la fórmula siguiente:

En donde:

C: Capacidad Q1: Carga eléctrica almacenada en la placa 1. V1 − V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.

Nótese que en la definición de capacidad es indiferente que se considere la carga de la placa positiva o la de la negativa, ya que

Aaunque por convenio se suele considerar la carga de la placa positiva.

En cuanto al aspecto constructivo, tanto la forma de las placas o armaduras como la naturaleza del material dieléctrico son sumamente variables. Existen condensadores formados por placas, usualmente de aluminio, separadas por aire, materiales cerámicos, mica, poliéster, papel o por una capa de óxido de aluminio obtenido por medio de la electrolisis.

4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Materiales:

Fuente de poder Resistencias Condensadores Diodos Multímetro Circuito universal de experimentos Cables Data Studio

Primero se procedió a hacer el montaje del equipo de resistencia.

Parte A:Se utilizo la fuente de poder para proporcionar diferentes voltajes a una resistencia de 33 ohmios. Se usaron los sensores de voltaje y de corriente en Data Studio para medir el voltaje registrado en los terminales de la resistencia y la corriente que pasa por ella.

Luego, se procedió a hacer el montaje del equipo – Diodo

Parte B:Se utilizo la fuente de poder para proporcionar diferentes voltajes a un diodo rectificador. Se usaron los sensores de voltaje y de corriente en Data Studio para medir el voltaje y la intensidad de corriente que pasa por el diodo.Se utilizo el software para mostrar los valores de voltaje intensidad de corriente. Se uso una grafica de voltaje frente a intensidad de corriente para determinar la relación que existe entre estas dos variables en el diodo.

LEY DE OHM

EXPERIENCIA 6, 7: RESISTENCIA EN SERIE Y EN PARALELO-LEYES DE KIRCHOFF.

En esta experiencia se examino el efecto de conectar resistores en serie y en paralelo. Para ello se utilizo el circuito, sensores de voltaje, sensores de corriente, resistores, una fuente de voltaje y cables conectores.

También se examino el efecto de conectar resistores en serie y en paralelo. Además se confirmaron las leyes de Kirchhoff.

RESISTENCIA EN SERIE Y EN PARALELO

LEY DE KRICHOFF

4. DATOS OBTENIDOS

Los datos obtenidos en la prueba del circuito en serie son:

Capacitancia del capacitor numero 1 = 100μF

La diferencia de potencial encontrada en el capacitor 1 es de 7.43V

Por lo tanto la carga esta dada por

Q = CV = 100μF * 7.43V = 746x10-6C

Capacitancia del capacitor numero 2 = 330μF

La diferencia de potencial encontrada en el capacitor 2 es de 2.43V

Por lo tanto la carga esta dada por

Q = CV = 330μF * 2.43V = 801.9x10-6C

%E = |801.9 - 746| / (801.9 + 746) *100% = 3.4%

Los datos obtenidos en la prueba del circuito en paralelo son:

Los datos obtenidos en la prueba del circuito en serie son:

A

Capacitancia del capacitor numero 1 = 100μF

La diferencia de potencial encontrada en el capacitor 1 es de 9.89V

Por lo tanto la carga esta dada por

Q = CV = 100μF * 9.89V = 989x10-6C

B

En el capacitor de 100μF se obtuvo una diferencial de potencial de 2.34V

Por lo tanto la carga en dicho capacitor es:

Q = CV = 100μF * 2.43V = 234x10-6C

En el capacitor de 330μF se obtuvo una diferencial de potencial de 2.34V

Por lo tanto la carga en dicho capacitor es:

Q = CV = 330μF * 2.43V = 772x10-6C

Entonces la carga total en la parte B es

234x10-6C + 772x10-6C = 1006.2x10-6C

%E = |1006.2 - 989| / (1006.2 + 989) *100% = 0.86%

5. ANALISIS Y RESULTADOS

Como se puede apreciar en este caso el error porcentual es muy pequeño, ya que lo que se esperaba era que se cumpliera el principio de conservación de carga.

Apoyándose en las gráficas y en los resultados de las mediciones realizadas conteste las siguientes preguntas:

Pregunta 1: Para los capacitores conectados en serie: ¿Qué relación existe entre las cargas de los capacitores cuando el suiche se encuentra en la posición B? ¿qué relación hay entre los voltajes entre los terminales de los capacitores y el voltaje total aplicado?

Las cargas de los capacitorres en un circuito en serie son iguales debido a que Q=C*V

En el capacitor 1 encontramos queQ = CV = 100μF * 7.43V = 746x10-6C

Mientras que en el capacitor 2 encontramosQ = CV = 330μF * 2.43V = 801.9x10-6C

%E = |801.9 - 746| / (801.9 + 746) *100% = 3.4%

La relación que se encontró entre los voltajes de los capacitores y el voltaje total aplicado fue que el voltaje total aplicado es igual a la suma de los voltajes entre los terminales de los capacitores.

Pregunta 2: Para los capacitores conectados en paralelo: ¿Qué relación existe entre las cargas de los capacitores cuando el suiche se encuentra en la posición B? ¿qué relación hay entre la suma de las cargas en los capacitores y la carga inicial en C1?

Se encontró que en B los voltajes de los capacitores son iguales.

Las cargas no son iguales porque llegan a cada capacitor de manera diferente desde la fuente.

6. CONCLUSION

De lo observado a través de esta experiencia podemos afirmar que el principió de conservación de la carga se cumple como era de esperarse, además mediante esta experiencia nos pudimos dar cuenta que sin importar el tipo de circuitos que estemos estudiando siempre se cumplirá este principio.

También podemos concluir que una serie de capacitares pueden ser reemplazados por un solo capacitor llamado al igual que una resistencia, solo hay que tener en cuenta que la capacitancia total de varios capacitares en serie es igual a la suma de los inversos, y que en paralelo es igual a la suma de las capacitancias.

7. BIBLIOGRAFÍA

[1] Putmatz Kalil. Física Eléctrica y sus Aplicaciones, Tercera Edición, MC Graw-Hill: Bogotá 1989.

[2] SEARS, ZEMASKY, YOUNG, FREEDMAN. Física Universitaria. Vol. 2. Ed. 11º. Pearson: México.

[3] MENDOZA, Aníbal, et al. Electricidad y Magnetismo. Ed. 2º. Ediciones Uninorte: Barranquilla 2007.

[4] SERWAY. Física, Tomo II, 5ª. Edición. McGraw Hill, 2000.