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7/22/2019 6to Trabajo de Lab. Fis III

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Carga y Descarga de condensadores

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UNIVERSIDAD TECNLOGICA DEL PERFacultad de Ingeniera Electrnica y Mecatrnica

Curso : LABORATORIO DE FISICA III

Docente : GABRIEL TIRADO

Facultad : FIEM

Integrantes : CASO GARCIA CARLOS RICARDO

HUACACHI BRISENO

LOPEZ BERROCAL KEVIN STEVE

Ciclo : IV

Horario : VIERNES (11:2013:00 )


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OBJETIVOS1. :

- Ejecucin de pruebas para verificar el estado operativo de condensadores.- Estudiar las caractersticas de carga de un condensador.- Estudiar la variacin del voltaje y corriente durante dicho proceso.- Estudiar los procesos de carga y descarga de un condensador a travs de una

resistencia.

- Determinar la capacidad de un condensador a partir de la medida delsemiperiodo del circuito RC en el que interviene.

2. EQUIPOS Y MATERIALES:

- Una fuente variable de 0-12 voltios DC- Un multimetro analgico (metramax)- Un voltmetro analgico (0-15)voltios- Un multimetro digital fluke- Un condensador electroltico de 470 FLEYBOL- Dos resistencias de 10 klilohmiosLEYBOLD- Dos resistencias de 4.7 kilohmiosLEYBOLD- Un protoboard LEYBOALD- Cinco cables para conexin- Un interruptor de 3 vas LEYBOALD


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3. MARCO TERICO:

DEFINICIN Y CARACTERSTICAS

CAPACITANCIA Y CONDENSADORES

Son dispositivos que almacenan cargas elctricas; se dice que dos cuerpos forman un

condensador cuando entre ellos existe un campo elctrico. En general un condensador se

compone esencialmente de dos conductores (armaduras) aislados y separados por un

dielctrico (aislador. Pueden conducir cc durante un instante, aunque funcionan bien

como conductores en circuitos de ca; esta propiedad los convierte en dispositivos muy

tiles para impedir que la cc entre a determinada parte de un circuito elctrico. Los

condensadores de capacidad fija y variable se usan con las bobinas, formando circuitos en

resonancia en radios y otros equipos elctricos.

Los Capacitores se fabrican en gran variedad de formas, siendo la ms sencilla el formadopor dos placas separados por un dielctrico. El aire, la mica, la cermica, el papel, el aceite

o el vaco se usan de aisladores segn la utilidad dada al dispositivo.

En su forma ms sencilla, un condensador est formado por dos placas metlicas o

armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, separadas por una lmina no

conductora o dielctrico. Al conectar una de las placas a un generador, sta se carga e

induce una carga de signo opuesto en la otra placa. Por su parte, teniendo una de las

placas cargada negativamente (Q-) y la otra positivamente (Q+) sus cargas son iguales y la

carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el condensador se encuentra

cargado con una carga Q.

Los condensadores pueden conducir corriente continua durante slo un instante, aunque

funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad

lo convierte en dispositivos muy tiles cuando se debe impedir que la corriente continua

entre a determinada parte de un circuito elctrico.

Los condensadores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en

las radios y otros equipos electrnicos. Adems, en los tendidos elctricos se utilizan

grandes condensadores para producir resonancia elctrica en el cable y permitir la

transmisin de ms potencia.

Adems son utilizados en: Ventiladores, motores de Aire Acondicionado, en Iluminacin,

Refrigeracin, Compresores, Bombas de Agua y Motores de Corriente Alterna.

Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas y se pueden mandar a hacer de

acuerdo a las necesidades de cada uno. El aire, la mica, la cermica, el papel, el aceite y el

vaco se usan como dielctricos, segn la utilidad que se pretenda dar al dispositivo.


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Pueden estar encapsulados en baquelita con vlvula de seguridad, sellados, resistentes a

la humedad, polvo, aceite; con terminales para conector hembra y/o soldadura. Tambin

existen los condensadores de Marcha o Mantenimiento los cuales estn encapsulados en

metal. Generalmente, todos los Condensadores son secos, esto quiere decir que son

fabricados con cintas de plstico metalizado, auto regenerativos, encapsulados en plstico

para mejor aislamiento elctrico, de alta estabilidad trmica y resistente a la humedad.

El valor de la capacidad viene definido por la frmula siguiente:

Donde:

C: Capacidad

Q: Carga elctricaV: Diferencia de potencial

Energa almacenada

El condensador almacenaenerga elctrica en forma decampo elctrico cuando aumenta

la diferencia de potencial en sus terminales, devolvindola cuando sta disminuye.

Matemticamente se puede obtener que la energa , almacenada por un condensador

con capacidad C, que es conectado a una diferencia de potencial V, viene dada por:

= 1/2 C.V^2 = 1/2 V.Q

Este hecho es aprovechado para la fabricacin de memorias,en las que se aprovecha la

capacidad que aparece entre la puerta y el canal de los transistores MOS para ahorrar

componentes.

Tipos de condensadores

Vamos a mostrar a continuacin una serie de condensadores de los ms tpicos que se

pueden encontrar.

1. Electrolticos
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_computadorahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica


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Tienen el dielctrico formado por papel impregnado en electrlito. Siempre tienen

polaridad, y una capacidad superior a 1 F. Arriba observamos claramente que el

condensador n 1 es de 2200 F, con una tensin mxima de trabajo de 25v.

(Inscripcin: 2200 / 25 V).

Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a la

derecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolticos de cierto tamao,

de los que se suelen emplear en aplicaciones elctricas (fuentes de alimentacin,

etc.)2. Electrolticos de tntalo o de gota.

Emplean como dielctrico una finsima pelcula de xido de tantalio amorfo, que

con un menor espesor tiene un poder aislante mucho mayor. Tienen polaridad y

una capacidad superior a 1 F. Su forma de gota les da muchas veces ese nombre.

3. Polister metalizado MKT.Suelen tener capacidades inferiores a 1 F y tensiones de trabajo a partir de 63v.

Ms abajo vemos su estructura: dos lminas de policarbonato recubierto por un

depsito metlico que se bobinan juntas. Aqu al lado vemos un detalle de un

condensador plano de este tipo, donde se observa que es de 0.033 F y 250v.

(Inscripcin: 0.033 K/ 250 MKT).

4. Polister.Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricacin algo

diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y

llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendo comnmente el

nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele ser como mximo de

470 nF.


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PARTE EXPERIMENTAL


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CUESTIONARIO

1. Presente brevemente, el fundamento terico sobre el condensador y elproceso de carga

El procedimiento de carga de un condensador es muy parecido al de descarga, conla nica diferencia q el circuito va a recibir energa de la fuente constantemente

hasta q las resistencias y condensador se carguen completamente.

Se llama condensador a un dispositivo que almacena carga elctrica. El

condensador est formado por dos conductores prximos uno a otro, separados

por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero

con signos contrarios. En su forma ms sencilla, un condensador est formado por

dos placas metlicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas,

separadas por una lmina no conductora o dielctrico. Al conectar una de las

placas a un generador, sta se carga e induce una carga de signo opuesto en la otra

placa. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q-) y la

otra positivamente (Q+) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin

embargo, se dice que el condensador se encuentra

Cargado con una carga Q.

Los condensadores pueden conducir corriente continua durante slo un instante,

aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por

esta propiedad lo convierte en dispositivos muy tiles cuando se debe impedir que

la corriente continua entre a determinada parte de un circuito elctrico. Los

condensadores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia,

en las radios y otros equipos electrnicos.

PROCESO DE CARGA DE UN CONDENSADOR:

Cuando al condensador le aplicamos una diferencia de potencial este se carga, ya

que al no estar las dos placas metlicas unidas entre s directamente, sino por

medio de una batera o pila, cada una de las placas se cargar con electricidad

positiva o negativa, ya que una de las placas ceder electrones para que la otra los

gane.

Normalmente en un circuito, los condensadores se cargarn y se descargarn a

travs de resistencias. La carga y descarga de un condensador a travs de

resistencias se produce segn una constante de tiempo y dependiendo de la

resistencia y de que le administremos segn la frmula = R C siendo el tiempo


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en segundos, R el valor de la resistencia en Ohmios y C el valor del condensador en

Faradios. En una constante de tiempo el condensador se carga aproximadamente

un 63%, en la segunda constante de tiempo se carga otro 63% y as sucesivamente,

se considera que el condensador est totalmente cargado en 5 constantes de

tiempo. El proceso de descarga es similar al de carga

2. Con los datos de las tablas, realice las grficas de voltaje (v) vs. tiempo (t) y

corriente (I) vs. tiempo, para el proceso de carga del condensador.En dichas

grficas ubique el valor RC (s). A qu valores de la tensin y corriente en el

condensador corresponde?

GRFICAS VOLTAJE vs. TIEMPO


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GRFICAS INTENSIDAD vs. TIEMPO

3. Es de uso comn asumir un valor de t = 6RC segundos para la carga (o descarga)completa de un condensador. Coincide esto con los tiempos medidos durante eldesarrollo de la experiencia.


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4. Plantee las ecuaciones tericas que permiten calcular el voltaje y la corriente enel condensador durante el proceso de carga del mismo. Calcule valores tericosde V e I para diferentes valores de tiempo (t) y compare con sus mediciones.

5. Cul es el valor de la corriente al inicio de la carga del condensador?


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6. Qu sucedera con el valor de la constante de tiempo (RC) si colocramos otrocondensador de igual capacidad en paralelo? Y si lo colocremos en serie?

7.


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OBSERVACIONES

o El uso de condensadores junto con elementos adicionales tales como resistencias,produce un proceso de almacenaje y descarga de voltaje.

o Cuando se invierte el orden de los cables se observa que la lectura es negativa. Enel presente laboratorio verificamos el estado operativo de los condensadores y la

variacin del voltaje y corriente.

o Al usar el ampermetro digital llega un momento que la intensidad se hace casiconstante I (mA).

o Lo representamos en el proteos apreciando minuciosamente el experimento.


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CONCLUSIONES

o A travs del siguiente trabajo nos dimos cuenta de la relacin que hay entre eltiempo con la carga del condensador (directa) mientras mayor es el tiempo mayor

es la carga que va a tener el condensador, por otro lado la relacin que tiene la

descarga del condensador con respecto al tiempo es una relacin inversa, a

medida que transcurre ms tiempo, la carga del condensador es menor.

o Con respecto a la carga del condensador en el inicio, la diferencia de carga de unintervalo de voltaje es mayor mientras avanza el tiempo a que cuando nos

acercamos al lmite de la carga mxima del condensador, lo que nos lleva a tener

una curva con forma exponencial, o logartmica, pero con el signo contrario.

o La carga y descarga de un condensador toma una forma parablica en su grafica.Los niveles de voltajes inciales son grandes mientras que a medida que va

aumentando o disminuyendo la carga estos van disminuyendo para descarga y

aumentando para la carga.

o Los clculos de tiempo de carga y descarga se pueden realizar variando los valoresde las resistencias y condensadores.

o El comportamiento tanto de carga y descarga puede ser aprovechado paradistintos usos en la vida cotidiana. El almacenar voltaje puede ser usado para

temporizar el arranque de circuitos, as como tambin para amortiguar el arranque

de motores.


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RECOMENDACIONES

o Antes de utilizar cualquier dispositivo electrnico, primero evaluamos suoperatividad.

o Al manipular los condensadores deben percatarse si estn cargados de voltaje.Como se observo en el experimento, si el capacitor no es descargado este puede

mantener su almacenada energa que puede ser perjudicial para la persona que

manipula los terminales.

o Verificar las conexiones del condensador y conectar adecuadamente losinstrumentos.


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REFERENCIAS

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/rc/rc.htm http://www.abb.com.pe/product/es/9aac751420.aspx www.unicrom.com/tut_cargacondensador.asp http://www.corperu.com.pe/tienda/index.php?cpath=24_92Luis cant; electricidad y magnetismo.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/rc/rc.htmhttp://www.abb.com.pe/product/es/9aac751420.aspxhttp://www.unicrom.com/tut_cargacondensador.asphttp://www.corperu.com.pe/tienda/index.php?cpath=24_92http://www.corperu.com.pe/tienda/index.php?cpath=24_92http://www.unicrom.com/tut_cargacondensador.asphttp://www.abb.com.pe/product/es/9aac751420.aspxhttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/rc/rc.htm