Practica 6 Capacitores Carga Y Descarga PDF

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Los circuitos RC son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador. ...

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS

DEPARTAMENTO DE BIOFÍSICA

PROFESORA: Marroquín Teresa del Carmen.

PRÁCTICA NO. 6 “CARGA Y DESCARGA DE UN CAPACITOR”.

INTEGRANTES: A. ALARCON GUZMAN VICTOR MANUEL B. RAMÍREZ HERNÁNDEZ LIZET NAYELI C. SORIANO CAMACHO VALERY EQUIPO NO. 4

OBJETIVOS:  Comprender el principio de funcionamiento de un capacitor mediante el desarrollo y análisis de la práctica, así como determinar por la misma las ecuaciones V=V(t) correspondientes a su carga y descarga.  Determinar el valor de la constante de tiempo a través de los 3 circuitos realizado  Identificar la constante de tiempo en un circuito RC en la ecuación de carga y descarga del mismo. MARCO TEORICO: Los circuitos RC son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador. Se caracteriza por que la corriente puede variar con el tiempo. Cuando el tiempo es igual a cero, el condensador está descargado, en el momento que empieza a correr el tiempo, el condensador comienza a cargarse ya que hay una corriente en el circuito. Debido al espacio entre las placas del condensador, en el circuito no circula corriente, es por eso por lo que se utiliza una resistencia. Fig. 1.

FIG. 1. CIRCUITO RC

Un condensador es un dispositivo formado por dos conductores cercanos y aislados entre sí denominados placas o armaduras del condensador. Al conectar el dispositivo a un generador y establecer entre ambas placas una diferencia de potencial, se establece una corriente eléctrica que transporta electrones desde una de las placas a la otra, hasta que se estabiliza en un valor que depende de la capacidad del condensador. Cuando ha terminado la transferencia de electrones ambas armaduras poseen la misma carga, aunque de signo contrario. Este dispositivo mientras está cargado puede almacenar energía y, en un momento determinado, ceder su carga, proporcionando energía al sistema al que está conectado. Fig. 1.1 FIG. 1.1 CAPACITOR

CARGA DE UN CAPACITOR: Cuando el interruptor se mueve a A, la corriente I sube bruscamente (como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el condensador no existiera momentáneamente en este circuito serie RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero (ver el diagrama inferior). El voltaje en el condensador no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C, ver diagrama 1). El tiempo que se tarda el voltaje en el condensador (Vc) en pasar de 0 voltios hasta el 63.2 % del voltaje de la fuente está dato por la fórmula T = R x C donde R está en Ohmios y C en Mili faradios y el resultado estará en milisegundos. Después de 5 x T (5 veces T) el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de su valor final Al valor de T se le llama "Constante de tiempo"

Analizando los dos gráficos se puede ver que están divididos en una parte transitoria y una parte estable. Los valores de Ic y Vc varían sus valores en la parte transitoria (aproximadamente 5 veces la constante de tiempo T), pero no así en la parte estable.  Los valores de Vc e Ic en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas: Vc = E + (Vo - E) x e-T/ t,  Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios) Ic = (E - Vo) x e-T/ t/ R  Vo es el voltaje inicial del condensador (en muchos casos es 0 Voltios) VR = E x e-T/ t Donde: T = R x C

DESCARGA DE UN CAPACITOR El interruptor está en B. Entonces el voltaje en el condensador Vc empezará a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador). La corriente tendrá un valor inicial de Vo / R y disminuirá hasta llegar a 0 (cero voltios).

 Los valores de Vc e I en cualquier momento se pueden obtener con las siguientes fórmulas: Vc = Vo x e-t / T I = - (Vo / R) e-t / T  Donde: T = RC es la constante de tiempo NOTA: Si el condensador había sido previamente cargado hasta un valor E, hay que reemplazar Vo en las fórmulas con E

DIAGRAMA DE LOS CIRCUITOS: CARGA DE UN CAPACITOR

DESCARGA DE UN CAPACITOR

DESARROLLO EXPERIMENTAL

PLANO INCLINADO

EXPERIENCIA 1. Se coloca el interruptor I en A , el mutimetro con la polaridad adecuada en los dos extremos del capacitor , y se comienza a observar la descarga, y despues de cinco minutos se comienza a cargar y se tregistran los resultados obtenidos del voltaje con respecto al tiempo.

EXPERIENCIA 4: Se repetirá la tercera experiencia, pero ahora con un solo resistor y dos capacitores en paralelo. Realizar las gráficas en la misma hoja de papel milimétrico.

EXPERIENCIA 2: Se inicia con el voltaje en cero y se coloca el interruptor I en A se prende la fuente simultáneamente con el inicio de la marcha del voltaje y el tiempo para la carga.

EXPERIENCIA 3: Se repetirá en este orden segunda experiencia y primera experiencia, pero con los resistores colocados en paralelo y un solo capacitor. TOMAR DE IGUAL FORMA EL TIEMPO Y EL VOLTAJE

EVIDENCIAS FOTOGRAFICAS

DATOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE. EXPERIENCIA 1 Y 2: 1 CAPACITOR Y UN RESISTOR CONECTADOS EN PARALELO TIEMPO (SEG)

CARGA (VOLTS)

TIEMPO (SEG)

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 132 147 201

1.45 2.30 4.28 5.30 6.14 6.89 7.20 8.08 8.30 8.43 8.54 8.59 8.66 8.70 8.75 8.77 8.80 8.82 8.84 8.86 8.87 8.88 8.89 8.90 8.91 8.92

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 130 135 142.8

DESARGA (VOLTS) 6.77 5.38 4.12 3.20 2.20 1.50 1.20 0.92 0.75 0.59 0.47 0.36 0.29 0.23 0.18 0.15 0.11 0.09 0.07 0.06 0.04 0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.00

EXPERIENCIA 3: 2 RESISTORES EN PARALELO Y 1 CAPACITOR TIEMPO (SEG)

CARGA (VOLTS)

TIEMPO (SEG)

5 10 15 20 25

3.55 5.25 6.99 7.54 8.08

5 10 15 20 25

DESARGA (VOLTS) 5.05 2.99 1.90 1.17 0.78

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 186

8.40 8.60 8.74 8.83 8.87 8.90 8.93 8.94 8.96 8.97 8.98 8.99 9.0

30 35 40 45 50 55 60 65 70 75

0.46 0.32 0,18 0.11 0.07 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00

EXPERIENCIA 4. 1 RESISTOR COLOCADO EN PARALELO Y 2 CAPACITORES TIEMPO (SEG)

CARGA (VOLTS)

TIEMPO (SEG)

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 132

0.78 1.66 2.56 3.30 3.95 4.52 4.99 5.44 5.83 6.23 6.52 6.81 7.01 7.24 7.46 7.05 8.10 8.35 8.65 8.76 8.80 8.84 8.88 8.91

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 138.6

DESARGA (VOLTS) 8.18 7.43 6.44 5.80 5.13 4.48 3.96 3.54 3.04 2.71 2.55 2.15 1.90 1.66 1.47 1.31 1.16 1.03 0.92 0.80 0.74 0.54 0.47 0.30 0.29 0.14 0.00

EXPERIENCIA 6. DOS RESISTORES CONECTADOS EN PARAELO Y DOS CAPACITORES. TIEMPO (SEG)

CARGA (VOLTS)

TIEMPO (SEG)

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 204

3.15 4.25 5.34 6.12 6.74 7.25 7.58 7.86 8.12 8.21 8.42 8.54 8.62 8.69 8.75 8.80 8.83 8.86 8.88 8.90 8.91 8.92 8.94 8.95 8.96 8.97 8.99 9.02

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135

DESARGA (VOLTS) 7.06 4.44 3.84 3.27 2.61 2.05 1.55 1.22 0.98 0.77 0.62 0.49 0.39 0.30 0.26 0.19 0.15 0.12 0.10 0.08 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00...