Pre-Informe #7 Gr.3. Miguel A., Daniel A

Laboratorio de física II.
2020-11-09
PRE-INFORME
"Carga y descarga de condensadores"
Daniel Alejandro Serna Olarte, 1112794337

Miguel Angel Lopez Fernández, 1004718953
OBJETIVOS
• En esta práctica se determina experimentalmente la constante de descarga

de un condensador, también llamado capacitor ó filtro cuando está conectado en
serie a una resistencia R .
• Se estudian asociaciones de condensadores en serie y en paralelo para

determinar su capacitancia equivalente y descubrir cómo deben combinarse las
capacitancias individuales para obtener el valor hallado experimentalmente.
DISCUSIÓN PRELIMINAR
Cuando un condensador de capacitancia C se descarga a través de una resistencia

R en serie con él, es conveniente considerar tres cantidades, variables con el
tiempo, que intervienen en el proceso:
- Q(t) que es la carga de una de las placas del condensador (la otra placa
necesariamente tiene una carga −Q(t))
- I(t) que es la corriente que circula a través del circuito
- V(t) que es la diferencia de potencial entre la placa positiva y la negativa del
condensador y equivale para esta práctica de laboratorio a la fem E que
suministra la fuente (por lo tanto será la diferencia de potencial a través de la
resistencia que completa el circuito)
a. ¿Qué es capacitancia? Escriba la expresión matemática que permite calcular

esta propiedad y escriba su unidad de medida.
R/:
La capacitancia es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una

carga eléctrica. La capacidad es también una medida de la cantidad de
energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico
Laboratorio de física II. 2020-11-09
dada. El dispositivo más común que almacena energía de esta forma es el

condensador. La relación entre la diferencia de potencial (o tensión)
existente entre las placas del condensador y la carga eléctrica almacenada
en este, se describe mediante la siguiente expresión matemática:
q
C= V
donde:
C, es la capacidad, medida en faradios (en honor al físico experimental

Michael Faraday); esta unidad es relativamente grande y suelen utilizarse
submúltiplos como el microfaradio o el picofaradio.
q, es la carga eléctrica almacenada, medida en culombios;
V, es la diferencia de potencial (o tensión), medida en voltios.
b. Explique el proceso mediante el cual se carga un condensador. Haga

claridad sobre las variables y propiedades físicas que intervienen en este
proceso y su expresión matemática. Además, exprese gráficamente.
R/:
Al conectar un condensador en serie con una resistencia a una fuente de

tensión eléctrica (o comúnmente, fuente de alimentación), la corriente
empieza a circular por ambos. El condensador va acumulando carga entre
sus placas. Cuando el condensador se encuentra totalmente cargado, deja
de circular corriente por el circuito.
V(t) es la tensión en el condensador.
Vf es la tensión o diferencia de potencial eléctrico final (a régimen

estacionario t ≥ 4RC) entre las placas del condensador.
I(t) la intensidad de corriente que circula por el circuito.

RC es la capacidad del condensador en faradios multiplicada por la

resistencia del circuito en ohmios, llamada constante de tiempo.
c. ¿Cuál será la expresión que proporciona la carga máxima de un

condensador?
R/: La carga tiende hacia un valor máximo C·Vε al cabo de un cierto tiempo,
teóricamente infinito.
−t
q = C V ε(1−exp( RC ))
d. Explique el proceso mediante el cual se descarga un condensador. Haga

claridad sobre las variables y propiedades físicas que intervienen en este
proceso y su expresión matemática. Además, exprese gráficamente.
R/: Si se quita la fuente y se coloca el condensador y la resistencia en

paralelo, las cargas empiezan a fluir de una de las placas del condensador a
la otra a través de la resistencia, hasta que la carga o energía almacenada
en el condensador es nula. En este caso, la corriente circulará en sentido
contrario al que circulaba mientras el condensador se estaba cargando.
V(t) es la tensión en el condensador.
Vi es la tensión o diferencia de potencial eléctrico inicial (t=0) entre las

placas del condensador.
I(t) la intensidad de corriente que circula por el circuito.
RC es la capacidad del condensador en faradios multiplicada por la

resistencia del circuito en ohmios, llamada constante de tiempo.
e. Defina: ¿A qué se denomina Constante de tiempo del circuito? Exprese

dicho concepto matemáticamente.
R/:
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 * C donde R está en Ohmios y C en Milifaradios y el resultado estará

en milisegundos. Después de T * 5 el voltaje ha subido hasta un 99.3 % de
su valor final
Al valor de T se le llama "Constante de tiempo"
EQUIPO A UTILIZAR
● Fuente de alimentación de voltaje desde: 0… 20 V DC .

● Voltímetro análogo Leybold.
● Condensadores de diferentes características y valores.
● Cronómetro.
● Multímetro Fluke
● Resistencia eléctrica de 33 k o un valor similar
● 10 conductores
PROCEDIMIENTO
PARTE A
"Estudio del comportamiento de un condensador electrolítico alimentado con

una fuente DC"
Nota: Se recomienda construir una tabla con todos los campos que se crean necesarios.
a. De los condensadores suministrados para la práctica, anote sus

características.
b. Monte el circuito de la figura 1, con la fuente de alimentación DC en serie con
el condensador C1 (inicialmente la fuente debe marcar V 0 volt ).
Figura 1. Circuito inicial

c. De los terminales del condensador se conecta la resistencia de 33 k, (se debe

medir previamente con el óhmetro Fluke) y registre este valor R.
d. Desde los terminales de la resistencia R conecte respetando la polaridad, el
voltímetro Leybold.
e. Energice el circuito y aumente la tensión en la fuente hasta que la lectura del
voltímetro marque 10.0 volt , además construya una tabla de dos columna
para reportar simultáneamente los valores de voltaje V y de tiempo t que
serán medidos durante este laboratorio (aproximadamente 50 pares de
datos).
f. Cuando el voltaje máximo V 10 volt sea alcanzado por el condensador,
almacene este valor, tome un cronómetro y póngalo en marcha tan pronto
como desconecte el condensador de la fuente. Anote el voltaje a través del
condensador cada 5 segundos, en la tabla por usted construida hasta que el
voltaje caiga a menos de 14 del valor inicial.
g. Tome el segundo condensador y repita el procedimiento experimental.
PARTE B
"Conexión de condensadores en paralelo"
a. Conecte los dos condensadores en paralelo como aparecen en la figura

2.
Figura 2. Circuito segunda parte.
b. Enérgice el circuito y restablezca la condición de trabajo de la PARTE A.

c. Construyas las tablas correspondientes para almacenar los datos
experimentales.
d. Determine de sus datos la capacitancia equivalente de la asociación de los
condensadores en paralelo.
PARTE C
"Conexión de condensadores en serie"
a. Conecte los dos condensadores en serie y alimente éste nuevo circuito con
una fuente de corriente directa DC como se ilustra en la figura 3, hasta que el
voltímetro indique que se ha alcanzado un valor máximo de 10 volt . Mida y
registre el voltaje en cada uno de los condensadores .
Figura 3. Circuito parte C
b. Desconecte la fuente y mida el voltaje en los terminales de la resistencia R en

intervalos de 5 segundos y llene la tabla respectiva.
DIAGRAMA DE CIRCUITOS DE LOS ENSAYOS

]
El siguiente circuito contiene los elementos activos (fuente FEM o batería), pasivos
(Resistencias r y R), de medición (voltímetro y amperímetro) y de control
(interruptores S).
Figura 4. Circuito Con los condensadores iniciales C1.

Figura 5. Circuito final con elementos activos y pasivos.

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