CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR en el circuito de corriente continua

...

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Osea:

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[pic 36]

Grafica 1: I VS T para un condensador.

Representación de la carga situada sobre un condensador en función del tiempo I para el circuito cuando el interruptor se cierra en el tiempo . La constante de tiempo es el tiempo necesario para que la carga decrezca en e-1. Después de un tiempo igual a dos constantes de tiempo, la carga es e-2 . Este es un ejemplo de decrecimiento exponencial. La constante de tiempo es también el tiempo que tardaría el condensador en descargarse completamente si su velocidad de descarga fuera constante, como indica la línea de trazos. [2][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41]

Carga de un condensador.

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Figura 2: carga de un condensador

Un circuito utilizado para la carga de un condensador, que admitiremos inicialmente descargado. El interruptor, abierto inicialmente, se cierra en el instante Inmediatamente empieza a fluir la carga a través de la resistencia depositándose sobre la placa positiva del condensador. Si la carga del condensador en un instante cualquiera es y la corriente en el circuito es 1, la primera regla de Kirchhoff nos da [pic 44][pic 45]

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En el instante la carga es cero y la corriente vale . La carga, por lo tanto, aumenta y la corriente disminuye. La carga alcanza un valor máximo = como resulta de la ecuación cuando la corriente I es igual a cero. La ecuación es un poco más difícil de resolver. Multiplicando los dos miembros por C y reagrupando esta ecuación toma la forma[pic 48][pic 49][pic 50][pic 51]

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Podemos ahora separar las variables Q y t multiplicando ambos miembros por , y dividiendo por resulta [3][pic 53][pic 54]

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Materiales

- Multímetros ( V, Ω ,A )

- 1 F.E.M.

- 1 Placa reticular

- Cables conductores

- 1 Interruptor

- Conmutador

- Portalámparas E10

- Bombillas de (4V/0.04A)

- Condensador de (470μF,47μF)

- Resistencias (10KΩ, 47KΩ)

- Cronometro

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Acumulador de carga

Este experimento se llevo a cabo en dos partes:

Parte 1

Se realizó el montaje de la figura 3 fijando el en 10 v con el interruptor abierto luego se puenteó el condensador con un cable se quito y se cerró el interruptor siempre observando el comportamiento de la bombilla.[pic 56]

Luego se retiró el condensador del circuito mostrado en la parte derecha de la Figura uno y se instaló en el circuito de la parte derecha y se observaron los resultado

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Figura 3: montaje experimental para la parte 1

Parte 2

Al circuito anterior se le anexa un cable entre el condensador y la bombilla como se muestra en la figura 4 y se cierra y abre el interruptor varias veces observando el comportamiento de la bombilla.

[pic 58]

Figura 4: montaje experimental para la parte 2

Carga y descarga de un condensador

Se realizó el montaje de la Figura 5 teniendo el interruptor en la poción 2. Luego se coloco en la posición 1 ycon un cronometro se tomaron los tiempos inmediatamente se coloca en esta posición, se anotan la tensión y el voltaje en tiempos determinados desde que el interruptor se coloco en la posición 1

Luego se tomaron los datos de descarga colocando el interruptor en la posición 2 y activando el cronometro inmediatamente. Se anotaron todos estos resultados en la tabla 1

[pic 59]

Figura 5: Circuito con condensador

RESULTADOS

Tabla 1. Carga y descarga de un condensador

T(s)

Carga

T(s)

Des

Uc (v)

Ud (v)

Ic

(µA)

Id

(µA

0

0

0,2

9,94

0,21

0,21

4,5

4,23

1,51

8,53

0,19

0,18

7,68

7,35

2,65

7,28

0,16

0,15

11,48

11,12

3,63

6,52

0,14

0,14

14,98

14,28

4,46