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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE INGENERIA Y CIENCIAS SOCIALES Y ADMINISTRATIVAS
ELECTROMAGNETISMO
Practica : Carga y descarga de un capacitor
PROFESOR: BELTRAN DE PAZ RUBEN
SECUENCIA: 1TV31
ALUMNO: CHAVARRIA MARTINEZ IRMA NAYELYBOLETA :2013601268
Fecha: 04 febrero 2015
Objetivos del Trabajo: Observar el proceso de carga y descarga de un capacitor a travs de una resistencia. Realizar mediciones y tabular los valores registrados. Trazar las grficas correspondientes.
Materiales disponibles: 2 capacitores electrolticos de 10 mF a 450 V. 1 fuente de 0-300 volts de C. D. 1 voltmetro digital (MD-100 Promax). 1 cronmetro manual. 1 interruptor un polo un tiro. 4 cables caimn-caimn. 2 cables banana-caimn 4 cables banana-banana
Fundamentos tericos:a) Carga del Capacitor:Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales distintos, el capacitor no se carga instantneamente sino que adquiere cierta carga por unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito. La Figura 1 representa un capacitor y una resistencia conectados en serie a dos puntos entre los cuales se mantiene una diferencia de potencial. Si q es la carga del condensador en cierto instante posterior al cierre del interruptor e i es la intensidad de la corriente en el circuito en el mismo instante, se tiene:
Donde Qf es el valor final hacia el cual tiende asintticamente la carga del capacitor, I0 es la corriente inicial y e = 2,718 es la base de los logaritmos naturales.
En la Figura 2 se representa la grfica de ambas ecuaciones, en donde se observa que la carga inicial del capacitor es cero y que la corriente tiende asintticamente a cero.Al cabo de un tiempo igual a RC, la corriente en el circuito ha disminuido a 1/e [ 0,368] de su valor inicial. En este momento la carga del capacitor ha alcanzado una fraccin (1 1/e) [ 0,632] de su valor final. El producto RC es, en consecuencia, una medida de la velocidad de carga del capacitor y por ello se llama constante de tiempo. Cuando RC es pequea, el capacitor se carga rpidamente; cuando es ms grande, el proceso de carga toma ms tiempo.
b) Descarga del capacitor:Supongamos ahora, en la Figura 1, que el capacitor ya ha adquirido una carga Q0 y que adems hemos quitado la fuente del circuito y unido los puntos abiertos. Si ahora cerramos el interruptor, tendremos que:
En la Figura 3 se representan las grficas de estas expresiones. Observamos que la corriente inicial es I0 y la carga inicial Q0; adems, tanto i como q tienden asintticamente a cero. La corriente es ahora negativa porque tiene, obviamente, un sentido opuesto al de carga.
DESARROLLO:a) Conecte los capacitores en paralelo, teniendo cuidado de conectar los bornes positivos con positivos y negativos con negativos.b) Conectar el voltmetro digital a los bornes correspondientes del capacitor C4, del arreglo de capacitores, cuide de conectar correctamente los bornes correspondientes.c) Del borne (+) de la fuente conecte a uno de los bornes del interruptor S (djelo abierto) y el otro borne de S conecte con el capacitor C, en su borne positivo.d) Del borne (-) de la fuente conecte el borne negativo de C.e) Coloque la perilla de la fuente en cero y en seguida encindala.f) El voltmetro digital debe estar en la escala para medir 1000 V de C. D.g) Cierre e interruptor S, y vare la perilla de la fuente hasta que su voltmetro digital marque 300 V.h) Deje cerrado el interruptor S por un intervalo de 30 segundos.i) Abra el interruptor S al mismo tiempo que se pone en marcha el cronmetro manual y al tiempo t=5 segundos, leer el diferencial de potencial que indica el voltmetro digital. Haga su anotacin en la tabla de valores que se da a continuacin.j) Cierre el interruptor S y deje por 30 segundos en dicha posicin.k) En caso de que su voltmetro digital no le de la lectura de 300 V ajstela a dicha lectura con la fuente.l) Repita el inicos 9 ahora para t=10 segundos, anotando el valor de la diferencia de potencial leda en la tabla correspondiente.m) Repita el procedimiento de 9 a 9 para tiempo de 15, a 20 segundos, hasta completar la tabla de valores.
Procedimiento:t vs v
t(seg)v(volts)
0359
5342
10331
15320
20312
25303
30293
35288
40280
45273
50267
55261
60255
65249
70243
75238
80232
85227
90222
95217
100212
105207
110202
115198
120194
125190
130186
135181
140178
145174
150170
R = 0.9757
t(seg)ln v (volts)
0 5.8833
5 5.8348
10 5.8021
15 5.7683
20 5.7430
25 5.7137
30 5.6802
35 5.6630
40 5.6348
45 5.6095
50 5.5872
55 5.5645
60 5.5413
65 5.5175
70 5.4931
75 5.4723
80 5.4467
85 5.4250
90 5.4027
95 5.3799
100 5.3566
105 5.3327
110 5.3083
115 5.2883
120 5.2679
125 5.2470
130 5.2257
135 5.1985
140 5.1818
145 5.1591
150 5.1358
tvs ln v
LEY FISICAt
Tiempo de descarga
R = 0.9966y = -0.0048x + 5.8371
VOLTAJES OBTENIDOS DE LA LEY FISICA CON RESPECTO AL TIEMPOtt(seg) v(volts)
0 357.0229
5 348.6015
10 340.3788
15 332.3500
20 324.5105
25 316.8560
30 309.3821
35 302.0844
40 294.9589
45 288.0014
50 281.2081
55 274.5750
60 268.0984
65 261.7745
70 255.5998
75 249.5708
80 243.6839
85 237.9359
90 232.3235
95 226.8435
100 221.4928
105 216.2682
110 211.1669
115 206.1860
120 201.3225
125 196.5737
130 191.9370
135 187.4096
140 182.9890
145 178.6727
150 174.4582