EXPERIENCIA: Nº3 CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR

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Luego de realizar el montaje para la carga del condensador, al realizar las mediciones del voltaje en el condensador con respecto del tiempo en el programa indicado (“Data Studio”) siguiendo las instrucciones de cerrar el interruptor apenas comenzara la toma de datos, se obtuvo el siguiente gráfico:

[pic 12]

Si se aplica el ajuste de curva indicado donde se aplica la siguiente fórmula para el eje y:

[pic 13]

Donde V1 es el voltaje de la fuente y Vc es el voltaje presente en el condensador. Resulta el siguiente gráfico:

[pic 14]

Luego se mantuvieron las condiciones del circuito de carga, pero se hizo un pequeño cambio en el circuito con el cual sería posible observar la descarga del condensador respecto del tiempo.

Al graficar las mediciones obtenidas por el programa “Data Studio”, se obtiene el siguiente gráfico:

[pic 15]

La rectificación indicada para esta medición es aplicar la siguiente formula a los datos obtenidos en el eje y: , donde Vc es el voltaje presente en el condensador.[pic 16]

Al aplicar la rectificación se obtiene el siguiente gráfico:

[pic 17]

Para la segunda toma de datos se repetirá el procedimiento mencionado, pero para una resistencia de un valor de 8,4 (KΩ) manteniendo los valores en los demás componentes del circuito de carga. La constante de tiempo capacitiva para este caso tendrá un valor de RC = 2,74 segundos.

Al realizar las mediciones del voltaje presente en el condensador con el programa “Data Studio” con respecto del tiempo se obtuvo el siguiente gráfico:

[pic 18]

Si se aplica el ajuste de curva mencionado anteriormente, se obtiene un gráfico de una recta respecto del tiempo:

[pic 19]

Luego se mantuvieron las condiciones indicadas para el circuito de carga en la segunda toma de datos, pero se hizo el mismo cambio que en la primera medición con el fin de lograr observar bajo las mismas condiciones la descarga del condensador. Luego de realizar el cambio, al graficar las mediciones obtenidas se obtuvo lo siguiente:

[pic 20]

Al realizar la misma rectificación hecha anteriormente para la segunda actividad y graficar los datos obtenidos, se obtuvo el siguiente gráfico:

[pic 21]

DISCUSION

Con respecto a la primera toma de mediciones si analizamos la pendiente de la recta que se genera luego de realizar la rectificación del gráfico de carga del condensador es posible notar que la pendiente tiene un valor aproximado al reciproco de la constante capacitiva. Si elegimos 2 puntos arbitrarios al azar de la recta tenemos:

X1 = (0;53297843 ,3); X2 = (9;-2,0024805), calculando pendiente se tiene:

[pic 22]

Si se calcula el valor del reciproco de la constante de tiempo capacitiva tenemos:

[pic 23]

También si analizamos la recta que se genera luego de rectificar el grafico de descarga del condensador, es posible notar que la pendiente tiene un valor aproximado al reciproco de la constante de tiempo capacitiva. Si escogimos 2 puntos arbitrarios de la recta:

X1 = (3;0,89894109), X2 = (9;-1,46967597), calculando la pendiente se tiene que:

[pic 24]

Como es posible observar, se obtienen unos valores bastantes cercanos al reciproco de la constante RC, es posible considerar que el error presente en las mediciones debido a los instrumentos utilizados son el causante de la pequeña variación de decimales.

Para la segunda toma de mediciones tenemos que, al analizar la pendiente de la recta obtenida al rectificar los datos obtenidos para la carga del condensador en primera instancia, es posible observar que tiene un valor aproximado al valor del reciproco de la pendiente. Si tomamos 2 puntos arbitrarios de la recta:

X1 = (3;0,55331024), X2 = (9;-1,45671683), calculando la pendiente:

[pic 25]

Al calcular el reciproco de la constante RC se obtiene:

[pic 26]

También si analizamos los datos obtenidos al rectificar la curva de descarga del condensador, es posible notar que se presenta el mismo fenómeno, por lo que si calculamos la pendiente obtendremos un valor aproximado al reciproco de la constante RC. Si se toman 2 puntos arbitrarios:

X1 = (3;0,75518257), X2 = (9;-1,26230838), calculando pendiente:

[pic 27]

Al igual que en la primera medición, es posible observar que los valores son aproximados al valor indicado, pero esto se debe al error presente en las mediciones debido a los instrumentos utilizados.

CONCLUSIONES

Como conclusión es posible señalar:

- Se comprobó la incidencia que tenía la constante de tiempo capacitiva en la carga y descarga del condensador, ya que al aumentar la constante RC el tiempo que tomaba el condensador en cargarse completamente era mayor, por lo que es posible decir que se verifico que la constate de tiempo capacitiva RC es directamente proporcional con el tiempo que toma el condensador en completar su carga.

- También se verifico que al graficar la curva con el ajuste necesario se observaba que la pendiente de la recta tenía un valor que era aproximado al reciproco de la constante RC, la pequeña diferencia se debe al error provocado en toda medición por los instrumentos utilizados.

- También es posible mencionar que la relación entre el voltaje presente en el condensador y el tiempo es logarítmica, ya que el grafico de debido proceso es de este tipo.

REFERENCIAS

- Guía experimento Nº3, Campo