PRACTICA FISICA II Descarga de Un Condensador

8/11/2019 PRACTICA FISICA II Descarga de Un Condensador

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PRACTICA FISICA II

NOMBRES:CHRISTOPHER LOPEZ PEREZ

CODIGO:2010192171

FACULTAD:INGENIERIA MECANICA

TEORIA HORARIOS:SECCION C

HORARIOS PRACTICAS:SABADOS 9:0011:00 hrs.

AO 2010


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REGIMEN TRANSITORIO DE DESCARGA DE UN CAPACITOR

A.

OBJETIVOS

-

Determinar experimentalmente la ecuacin que rige el proceso de descarga de un

capacitor.-

Determinar el valor de la constante de tiempo a partir de los datos experimentales

para un circuito RC.

B.

EQUIPOS Y MATERIALES

-

Fuente de corriente continua

-

Cronometro

-

Base de conexiones

-

Resistencias

-

Puentes de conexin

-

Conmutador

-

Capacitor

-

Cables


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C.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

V = 13.43 +/- 0.01 V

R1=100 Ohmios

R2=220 KOhmios

C=3300 uF

LECTURA VR2 t Ln (VR2)

1 12.2 60 2.50

2 11.12 120 2.41

3 10.15 180 2.32

4 9.29 240 2.23

5 8.48 300 2.14

6 7.71 360 2.04

7 7.11 420 1.96

8 6.51 480 1.87

9 5.96 540 1.79

10 5.47 600 1.70

11 5.01 660 1.61

12 4.6 720 1.53

13 4.21 780 1.44

14 3.93 840 1.37

15 3.65 900 1.29


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16 3.25 960 1.18

17 2.98 1,020 1.09

18 2.74 1,080 1.01

19 2.51 1,140 0.92

20 2.29 1,200 0.83

21 2.17 1,260 0.77

22 1.94 1,320 0.66

23 1.78 1,380 0.58

24 1.64 1,440 0.49

25 1.51 1,500 0.41


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D.

ANALISIS DE DATOS EXPERIMENTALES

a.

Cundo se dice que el capacitor est cargado?

Se dice que un capacitor est cargado, o sea cuando el capacitor almacena

energa, cuando existe carga elctrica en sus placas o cuando existe una diferencia

de potencial entre ellas.

b.

Grafique en papel milimetrado, usando una escala apropiada el voltaje Vr2 en

funcin del tiempo t

VOLTAJE VR2 EN FUNCION DEL TIEMPO t GRAFICA 1

0

2

4

6

8

10

12

14

60

120

180

240

300

360

420

480

540

600

660

720

780

840

900

960

1,

020

1,

080

1,

140

1,

200

1,

260

1,

320

1,

380

1,

440

1,

500

Voltaje

Tiempo

VR2

VR2


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c.

Linealice la grafica 1, haciendo una grafica del logaritmo de Vr2 en funcin del

tiempo t (Grafica 2)

LOGARITMO DE VR2 EN FUNCION DEL TIEMPO (t) GRAFICA 2

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

60

120

180

240

300

360

420

480

540

600

660

720

780

840

900

960

1,

020

1,

080

1,

140

1,

200

1,

260

1,

320

1,

380

1,

440

1,

500

Ln

Tiempo

Ln (VR2)

Ln (VR2)


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d.

Grafique en papel semilogaritmico el voltaje Vr2 en funcin del tiempo t (Grafica

3)

E.

Comparacin y evaluacin de resultados

a.

Corresponde las graficas obtenidas a partir de los datos experimentales con las

predicciones tericas?

Se concluye que la graficas son adecuadas teniendo en cuenta la tolerancia de la

resistencia, el valor de la capacitancia, etc., la graficas muestran valores

aproximados a los datos obtenidos tericamente.

b.

Qu concluye de la grafica 1?

De acuerdo con el resultado de la grafica la tendencia fue exponencial negativa,

Esto se debe a que al realizar el proceso de descarga del capacitor se invirti la

polaridad del multimetro en la resistencia, de esta forma resultado la grafica


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c.

De la grafica 2 obtener el valor de la pendiente de la recta y su incertidumbre Qu

representa?

d.

Con la ayuda de la pendiente de la grafica 2, calcule el valor de la constante de

tiempo t y su incertidumbre

m = -1/ [1/seg]

En la Descarga el valor obtenido usando los datos de la tabla rectificada

con el mtodo de los promedios fue de m = -0.00867 [1/seg]

Tericamente el valor de = RC es 726 [seg]

= RC = 3300x10-6 F * 220 x103 = 726 [seg]

Por lo tanto Tericamente m = -1/726 = -0.00137 [1/seg]


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e.

Comparar el valor de la constante de tiempo obtenida experimentalmente con el

valor calculado a partir de los valores nominales de la capacitancia C y resistencia

R2.

Tericamente el valor de = RC es 726 [seg]

En la practica el valor hallado de = RC es 115 [seg]

Existe un margen de error de 15%

f.

Qu tipo de error se ha cometido?

El valor obtenido experimentalmente es un valor adecuado teniendo en cuenta la

tolerancia de la resistencia, la capacidad del condensador, etc. El valor obtenido se

encuentra dentro del margen de erros, segn los datos que hemos obtenido en el

laboratorio. Debemos tomar en cuenta la placa de pruebas ya que agrega cierta

resistencia.

g.

Qu representa la pendiente de la grafica 3?

Representa t. La cantidad RC se llama constante de tiempo

y es igual al tiempo necesario para que la carga del capacitor hasta una fraccin

1/e = 0,369 de su valor final. La corriente de carga inicial (t = 0) es por tanto, la

misma que si el circuito slo contuviese la resistencia R, y la corriente disminuye

exponencialmente en la misa forma que aumenta la carga, descendiendo a un

valor igual 1/e de su valor inicial despus de transcurrir un tiempo igual a t.


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F.

CONCLUSIONES

- Los capacitores tienen muchas aplicaciones que utilizan su capacidad de almacenar carga y

energa.

- El acto de cargar o descargar un capacitor, se puede encontrar una situacin en que las

corrientes, voltajes y potencias si cambian con el tiempo.

- Si la resistencia es pequea, es ms fcil que fluya corriente y el capacitor se carga en

menor tiempo.

- Cuando se carga un capacitor, la corriente se aproxima asintticamente a cero y la carga del

capacitor tiende asintticamente a su valor final Qf y el aumento de carga en el capacitor hacia

su valor lmite se retrasa durante su tiempo caracterizado por la constante de tiempo RC. Si un

resistor presente (RC=0), la carga llegara inmediatamente hacia su valor limite.

Cuando se descarga un capacitor.la corriente Io y la carga inicial Qo: tanto i como q se acercan

asintticamente a cero. La carga en el capacitor vara con el tiempo de acuerdo con la

ecuacin

q(t) = Qe-t/RC.

- La cada de potencial a travs de la resistencia, IR, debe ser igual a la diferencia de potencial

a travs del capacitor, q / C entonces IR = q/c .

- Cuando el interruptor est abierto, existe una diferencia de potencial Q / C a travs del

capacitor y una diferencia de potencial cero a travs de la resistencia ya que I = 0. Si el

interruptor se cierra al tiempo t = 0, el capacitor comienza a descargarse a travs de la

resistencia.


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G.

BIBLIOGRAFIA

-

Raymond A. Serway, (2006), Electricidad y magnetismo, vol. 2, capitulo 28, paginas

877- 882

-

Alonso- Finn, (1976) Fsica, Campos y ondas, Vol. 2 pginas 109-111

-

Raymond A. Serway, (2006), Electricidad y magnetismo, vol. 2, capitulo 28, paginas

900-903

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