Laboratorio de física

1. 1
CARGA DE UN CAPACITOR
Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería
Departamento de Física
Laboratorio de Física II
2012-20176, Francisco Arnoldo Catalán Catalán
Resumen—Se analizó el comportamiento gráfico que posee un
capacitor al cargarse, así mismo la determinación de la constante
de tiempo determinada del gráfico. Experimentalmente el sistema
se armó con un circuito el cual disponía de varias resistencias
y un condensador alimentado de una fuente eléctrica DC a
un potencial determinado, la toma de datos se llevaron a cabo
en intervalos de tiempo determinados con el previo cálculo de
la constante de tiempo teórica para luego compararla con la
constante de tiempo obtenida experimentalmente. La constante
de tiempo experimental resultó ser de la cual es un valor que se
acerca al teórico.
I. OBJETIVOS
I-A. Generales
Analizar el comportamiento que posee un capacitor al
cargarlo con diferencia de potencial eléctrico.
I-B. Específicos
* Analizar la tendencia del voltaje en función del tiempo.
* Determinar la constante por método gráfico.
II. MARCO TEÓRICO
UN capacitor, es un dispositivo pasivo, utilizado en
electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía
sustentando un campo eléctrico.Está formado por un par de
superficies conductoras, generalmente en forma de láminas
o placas, en situación de influencia total separadas por un
material dieléctrico o por el vacío. Las placas sometidas a
una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga
eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo
nula la variación de carga total. El valor de la capacidad de
un condensador viene definido por la siguiente fórmula:
C= Q1
V1V2
= Q2
V2V1
en donde:
* C: capacitancia
* Q1: carga eléctrica almacenada en placa 1
* V1-V2: Diferencia de potencial entre la placa 1 y la 2.
Circuito RC: Un circuito RC es un circuito compuesto
de resistencias y condensadores alimentados por una fuente
eléctrica. Un circuito RC de primer orden está compuesto
de un resistor y un condensador y es la forma más simple
de un circuito RC. El tiempo de carga de un circuito es
proporcional a la magnitud de la resistencia eléctrica R y la
capacidad C del condensador. El producto de la resistencia
por la capacidad se llama constante de tiempo del circuito y
tiene un papel muy importante en el desempeño de éste.
Carga y descarga: Al conectar un condensador en un
circuito, la corriente empieza a circular por el mismo. A la
vez, el condensador va acumulando carga entre sus placas.
Cuando el condesador se encuentra totalmente cargado, deja
de circular corriente por el circuito. Si se quita la fuente y se
coloca el condensador y la resistencia en paralelo, la carga
empieza a fluir de una de las placas del condensador a la otra
a través de la resistencia, hasta que la carga es nula en las
dos placas. Carga:
V(t)=Vf (1 et= )
En donde:
* V(t): Es la tensión en el condensador.
* Vf : Diferencia de potencial eléctrico final.
* : es la capacitancia del condensador en faradios
multiplicada por la resistencia del circuito en ohmios.
III. DISEÑO EXPERIMENTAL
Se calculó la constante de tiempo a partir de la ecuación,
luego se multiplicó por 5 ya que ésto equivale al tiempo que
el capacitor se tarda en llenarse energía y luego se distribuyó
ese tiempo para cada una de las lecturas con el multímetro.
De forma gráfica se procede a determinar el valor de
III-A. Magnitudes físicas a medir
* Voltaje (volts)
* Tiempo (s)
* Resistencia (ohmios)
III-B. Procedimiento
* Utilizando el multímetro se mide el valor de cada
resistencia.
* Armar el circuito en el protoboard.
* Conectar la fuente al circuito armado en el protoboard
con una fem de 6 voltios.
* Se mide en paralelo el voltaje en el capacitor.
* Se hace toma del voltaje cada 17 segundos.
III-C. Materiales
* 1 multímetro
* 2 resistencias
* cables conductores

2. 2
* 1 fuente eléctica DC
* 1 protoboard
* cables (IDS)
* 1 capacitor
IV. RESULTADOS
Los resultados se analizan, en general, por medio de gráficos
o diagramas, debidamente identificados, que muestran el
comportamiento entre las magnitudes medidas o que permiten
calcular otras magnitudes. Dependiendo de lo extenso de las
gráficas y/o tablas, éstas se pueden anexar al final del trabajo.
Todos los datos obtenidos deben ir acompañados de
las unidades dimensionales, con su debida incertidumbre de
medida, que mostrarán la calidad, precisión y reproductibilidad
de las mediciones. Éstos deben ser consistentes, a lo largo
del reporte.
V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En este apartado se deben analizar los resultados obtenidos,
contrastándolos con la teoría expuesta en la sección del
Marco Teórico. Corresponde explicar el comportamiento de
las tablas y gráficas expuestas en la sección de Resultados,
tomando en cuenta el análisis estadístico apropiado.
VI. CONCLUSIONES
Las conclusiones son interpretaciones lógicas del análisis
de resultados, que deben ser consistentes con los objetivos
presentados previamente.
1. Conclusión 1
2. Conclusión 2
3. etc.
VII. FUENTES DE CONSULTA
[1] Grossman, S. (Segunda edición). (1987). Álgebra lineal. México: Grupo
Editorial Iberoamericana.
[2] Reckdahl, K. (Versión [3.0.1]). (2006). Using Imported Graphics in
LATEX and pdfLATEX.
[3] Nahvi, M., Edminister, J. (Cuarta edición). (2003). Schaum’s outline
of Theory and problems of electric circuits. United States of America:
McGraw-Hill.
[4] Haley, S.(Feb. 1983).The Thévenin Circuit Theorem and Its Generali-zation
to Linear Algebraic Systems. Education, IEEE Transactions on,
vol.26, no.1, pp.34-36.
[5] Anónimo. I-V Characteristic Curves [En linea][25 de octubre de 2012].
Disponible en:
http://www.electronics-tutorials.ws/blog/i-v-characteristic-curves.html