Introducción

En este laboratorio estudiaremos la carga y descarga de un condensador, observando su comportamiento cuándo se suministra corriente al circuito que lo contiene. Determináremos gráficamente los puntos de carga y descarga.

El condensador es un objeto empleado en todo tipo de circuitos eléctricos para almacenar temporalmente carga eléctrica .Esta formado por dos conductores (usualmente dos películas magnéticas) separadas entre sí por un material dieléctrico. Cuando se aplica una diferencia de potencial v entre ellas, estas adquieren una carga Q y -Q en cada uno, de manera que c =Q/V , c representa la carga eléctrica que es capaz de almacenar el condensador por unidad de voltaje y de mide en faradios.

Objetivos

Determinar el diferencial de tensión de un condensador cuando se somete a un proceso de carga y descarga en un circuito RC serie.

Verificar que las ecuaciones de relación que se dan al descargar un condensador se cumplan. + Corroborar la relación entre tiempo de relajación y tiempo de vida media.

Determinar el valor de la capacidad del condensador. Estudiar el proceso de descarga de un capacitor de placas paralelas.

Teoría

Tenemos un circuito RC el cual posee un condensador que se encuentra descargado, cerramos el circuito y el condensador comienza a cargarse hasta alanzar un voltaje igual al de la fuente, luego se abre el circuito y el condensador comienza a descargarse a través de la resistencia R y la resistencia interna del voltímetro.

c∗dvdt

∗V

R=0

El voltaje durante la descarga va a estar dado por

V=V o e−tRC R=RE+RV

RC=T, T se denomina constante de tiempo o tiempo de relajación y es el tiempo para el cual el voltaje en el condensador se reduce un valor igual a 37% de su valor inicial cuando está en proceso de descarga o de adquirir el 67% de su carga cuando esté en proceso de ser cargado. Al determinar el tiempo de relajación es conveniente, con frecuencia, medir el tiempo de vida media (el tiempo para el cual el voltaje disminuye a la mitad de su valor inicial) el cual se relaciona con tiempo de relajación .

V ( t )=V o2t 12=TLn(2)

Procedimiento

Parte A "Determinación de la constante tiempo" .

Realice el montaje indicado en la figura 1 uno, con los valores señalados por el docente. Enciende la fuente y espere que el condensador se cargue, conecte el voltímetro , este marcará un valor cercano a la mitad del valor que se muestra en la fuente . Desconecte la fuente y tome datos de tiempo cada vez que el voltaje disminuya en 3v . Registre los valores de t , v y Ln(v).

Parte B " Determinación del valor de capacitancia C " .

Repita los procedimientos anteriores para cargar el condensador , manteniendo los mismos valores usados . Desconecte la fuente y conecte el voltímetro , mida el valor de tiempo en el cual el condensador llega a su vida media . Repita estos procesos 5 veces escogiendo valores diferentes de resistencias , tabule.

Análisis de Datos

3. Grafica de Ln(V) en función de t.

0 100 200 300 400 500 600 7000

0.51

1.52

2.53

3.54

4.5

f(x) = − 0.00420482829847366 x + 3.83992583062166

Ln(V) vs t

Constante de tiempo T = -0.0042

4. Grafica de t en función de R.

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80

10

20

30

40

50

60

70

f(x) = 36.6889453669427 x + 1.28825253678255

t vs R

Capacitancia = 36.689

Posibles fuentes de error:

- Se pueden presentar errores de fuente humana, debido a que en la toma de tiempo se debe ver si el indicador del voltímetro, está en el punto preciso, por lo tanto esta toma de datos suele generar un cierto margen de error.

Conclusiones:

-En este experimento se observa la relación que hay entre el tiempo con la carga del condensador, es un tipo de relación directa es decir cuando aumenta el tiempo también aumenta la carga del condensador, por otro lado la relación que tiene la descarga del condensador con respecto al tiempo es una relación indirecta, a medida que transcurra más tiempo la carga del condensador es menor pero estrictamente la carga con elcondensador aumentan o decrecen  exponencialmente

-Si la resistencia es pequeña, es más fácil que fluya la corriente; entonces el capacitor se carga en menor tiempo