Reporte de Laboratorio de Física

REPORTE DE LABORATORIO DE FÍSICA
Fecha: 18-05-23 Hora: 09:45 - 11:15 Ambiente: D0403 Sección:

PRÁCTICA DE LABORATORIO N ° 2: CARGA Y DESCARGA DE UN
CONDENSADOR
Docente: Lopez, Alejandro Heyner
Integrantes:
1. Arroyo Carlos, Alberto Arroyo
2. Limaylla Rivera, Diego Jesús
3. Mory Tapia, Aldair Junior
4. Atalaya Flores, Renzo Gonzalo
5.
6.
Tabla de resultados
Cuestionario para el Laboratorio 2
1) Utilizando algún programa de análisis de datos obtener las gráficas de Voltaje en
el capacitor versus tiempo y Corriente en el circuito vs el tiempo para la carga y
descarga del capacitor y para los voltajes de 6 y 8 voltios. Realizar un ajuste de
las curvas usando las siguientes funciones paramétricas que correspondan en cada
caso.
Para la Corriente (carga y descarga): 𝐼(𝑡) = 𝐴𝑒−𝑡/𝑏
Para el Voltaje (carga): 𝑉(𝑡) = 𝐵(1 − 𝑒−𝑡/𝑏)
Para el Voltaje (descarga): 𝑉(𝑡) = 𝐵𝑒−𝑡𝑏
LAS GRÁFICAS DE VOLTAJE EN EL CAPACITOR VERSUS TIEMPO (V6)
LAS GRÁFICAS DE VOLTAJE EN EL CAPACITOR VERSUS TIEMPO (V8)

CORRIENTE EN EL CIRCUITO VS EL TIEMPO PARA LA CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR (V6)
CORRIENTE EN EL CIRCUITO VS EL TIEMPO PARA LA CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR (V8)

Realizar un ajuste de las curvas usando las siguientes funciones paramétricas que
correspondan en cada caso.
Para la Corriente (carga y descarga): 𝐼(𝑡) = 𝐴𝑒−𝑡/𝑏
Para el Voltaje (carga): 𝑉(𝑡) = 𝐵(1 − 𝑒−𝑡/𝑏)
Para el Voltaje (descarga): 𝑉(𝑡) = 𝐵𝑒−𝑡𝑏

2) Haciendo una analogía entre las ecuaciones de ajuste del ítem anterior y las
ecuaciones teóricas para la corriente en el circuito y voltaje en el capacitor.
Determinar el valor experimental de la resistencia R, la capacitancia C y la de
constante de tiempo 𝝉.
Corriente en el circuito en carga y descarga del capacitor:
𝐼(𝑡) = 𝑉0
𝑅 𝑒−𝑡/𝑅𝐶
Voltaje en el capacitor en carga del capacitor:
𝑉(𝑡) = 𝑉0(1 − 𝑒−𝑡/𝑅𝐶)
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡/𝑅𝐶
Determinar el valor experimental de la resistencia , la capacitancia C y la de constante de

tiempo 𝝉.
𝐼(𝑡) = 𝑉0
𝑅 𝑒−𝑡/𝑅𝐶
Voltaje en el capacitor en carga del capacitor:
𝑉(𝑡) = 𝑉0(1 − 𝑒−𝑡/𝑅𝐶)
𝑉(𝑡) = 𝑉0𝑒−𝑡/𝑅𝐶
3) La constante de tiempo de un circuito 𝝉 constituido por un resistor y un capacitor
es equivalente al producto de la resistencia 𝑹 y la capacitancia 𝑪, de la siguiente
manera 𝝉 = 𝑹𝑪. Para cuantos valores de 𝝉 el capacitor está completamente
cargado (más del 99%)? Determinar el tiempo de carga total del capacitor para
los voltajes de alimentación de 6V y 8V.
A. ¿Para cuantos valores de 𝝉 el capacitor está completamente cargado (más del 99%)?
B. Determinar el tiempo de carga total del capacitor para los voltajes de alimentación de 6V y
8V.
Resolución:
A)
La constante de tiempo de un circuito 𝝉 constituido por un resistor y un capacitor es

equivalente al producto de la resistencia 𝑹 y la capacitancia 𝑪, de la siguiente manera:
𝝉 = 𝑹𝑪.
- Datos
R = 4.7 kΩ <> 4700 Ω
C = 4700 μF <> 0.0047 F
𝝉 = 𝑹𝑪.
𝝉 = (4700 Ω)(0.0047 F)
𝝉 = 22.09 s
(Se va a cargar en un 63% aproximadamente)
Observe que el condensador estará cargado al 63% después de τ segundos, y casi totalmente
cargado (99,3%) después de aproximadamente 5 veces la τ.
5 x (𝝉) = 5 x (22.09 s)
𝝉 = 110.45 s
Una vez conociendo el voltaje de la fuente de alimentación, el valor de la resistencia y el valor
del capacitor, pues que prácticamente lo sustituimos y automáticamente sabremos como se va
a comportar el voltaje en las terminales del condensador o capacitor.
- Propiedad
(Simplificación de la solución general, sabiendo que la condición inicial del voltaje en el
capacitor vale 0 Voltios)
- Hemos hallado 8 valores de 𝝉 cuando el capacitor está completamente cargado (más del
99%).
Resolución:
B)
𝝉 = 𝑹𝑪 = 4700 Ω × 0.0047 F = 22.09 segundos (aproximadamente)
Para determinar cuántos valores de 𝝉 el capacitor está completamente cargado (más del 99%),
necesitamos encontrar el tiempo necesario para que el capacitor se cargue por completo. Esto
se puede calcular utilizando la fórmula:
𝑡 = 𝝉 × ln(1 - 𝑣/𝑣₀)
Donde:
𝑡 es el tiempo de carga total
𝑣 es el voltaje final (en este caso, 6V y 8V)
𝑣₀ es el voltaje inicial (que en este caso es 0V)
Para un voltaje de alimentación de 6V:

𝑡 = 22.09 s × ln(1 - 6V/8V) ≈ 22.09 s × ln(0.25) ≈ 22.09 s × (-1.3863) ≈ -30.52 s
El tiempo de carga total para un voltaje de alimentación de 6V es aproximadamente -30.52
segundos. Tenga en cuenta que el valor es negativo debido al logaritmo negativo de un
número menor que 1.
Para un voltaje de alimentación de 8V:

𝑡 = 22.09 s × ln(1 - 8V/8V) ≈ 22.09 s × ln(0) ≈ 22.09 s × (-∞) ≈ ∞
El tiempo de carga total para un voltaje de alimentación de 8V es infinito, ya que el logaritmo
de 0 es menos infinito.
Conclusiones para el Laboratorio 2

- Una conclusión seria que el tiempo de estar encendido de un amperímetro digital está
relacionado con su fuente de alimentación y capacidad de retener energía. Para asegurar un
rendimiento óptimo y una medición precisa de corriente eléctrica, es importante respetar las
recomendaciones del fabricante en cuanto al tiempo de funcionamiento continuo y las
necesidades de energía del dispositivo.
-La carga y descarga de un condensador son procesos esenciales en electrónica que implican el
flujo de corriente y la acumulación de carga eléctrica en el condensador. Estos procesos son
ampliamente utilizados en diversos circuitos y dispositivos electrónicos para almacenar y
liberar energía eléctrica de manera controlada.
-Aprendimos que mientras el condensador se carga, el voltaje aumenta y la corriente
disminuye y para no quemar el condensador, es necesario descargarlo con ayuda de un
conductor.
-La tensión en el condensador alcanza su valor máximo cuando está completamente cargado.
Esta tensión está determinada por la diferencia de potencial suministrada por la fuente de
alimentación y la capacidad del condensador. Una vez que se alcanza este valor máximo, la
corriente deja de fluir y el condensador se considera cargado por completo.
- Los condensadores se utilizan con frecuencia en diversos dispositivos y sistemas electrónicos
y eléctricos. Probablemente no existe ningún dispositivo electrónico que no tenga al menos un
condensador. Los condensadores se utilizan para almacenar energía, para suministrar pulsos
de potencia, en el acondicionamiento de electricidad, en la corrección del factor de potencia,
en el acople CA y CC, en los filtros electrónicos de frecuencia, en los filtros de ruido, en el
arranque de motores, en el almacenamiento de información, en circuitos sintonizados, en
diversos dispositivos sensores, en pantallas táctiles de tecnología de capacitancia de teléfonos
móviles, y para muchos otros propósitos.

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Fecha: 18-05-23 Hora: 09:45 - 11:15 Ambiente: D0403 Sección:

1) Utilizando algún programa de análisis de datos obtener las gráficas de Voltaje en

el capacitor versus tiempo y Corriente en el circuito vs el tiempo para la carga y

descarga del capacitor y para los voltajes de 6 y 8 voltios. Realizar un ajuste de

Para la Corriente (carga y descarga): 𝐼(𝑡) = 𝐴𝑒−𝑡/𝑏

Para el Voltaje (carga): 𝑉(𝑡) = 𝐵(1 − 𝑒−𝑡/𝑏)

Para el Voltaje (descarga): 𝑉(𝑡) = 𝐵𝑒−𝑡𝑏

LAS GRÁFICAS DE VOLTAJE EN EL CAPACITOR VERSUS TIEMPO (V6)

LAS GRÁFICAS DE VOLTAJE EN EL CAPACITOR VERSUS TIEMPO (V8)

CORRIENTE EN EL CIRCUITO VS EL TIEMPO PARA LA CARGA Y DESCARGA DEL CAPACITOR (V8)

Para la Corriente (carga y descarga): 𝐼(𝑡) = 𝐴𝑒−𝑡/𝑏

Para el Voltaje (carga): 𝑉(𝑡) = 𝐵(1 − 𝑒−𝑡/𝑏)

Para el Voltaje (descarga): 𝑉(𝑡) = 𝐵𝑒−𝑡𝑏

ecuaciones teóricas para la corriente en el circuito y voltaje en el capacitor.

Determinar el valor experimental de la resistencia R, la capacitancia C y la de

Corriente en el circuito en carga y descarga del capacitor:

Voltaje en el capacitor en carga del capacitor:

𝑉(𝑡) = 𝑉0(1 − 𝑒−𝑡/𝑅𝐶)

Corriente en el circuito en carga y descarga del capacitor:

Determinar el valor experimental de la resistencia , la capacitancia C y la de constante de

Voltaje en el capacitor en carga del capacitor:

𝑉(𝑡) = 𝑉0(1 − 𝑒−𝑡/𝑅𝐶)

Corriente en el circuito en carga y descarga del capacitor:

es equivalente al producto de la resistencia 𝑹 y la capacitancia 𝑪, de la siguiente

manera 𝝉 = 𝑹𝑪. Para cuantos valores de 𝝉 el capacitor está completamente

los voltajes de alimentación de 6V y 8V.

La constante de tiempo de un circuito 𝝉 constituido por un resistor y un capacitor es

R = 4.7 kΩ <> 4700 Ω

C = 4700 μF <> 0.0047 F

Para un voltaje de alimentación de 6V:

Para un voltaje de alimentación de 8V:

Conclusiones para el Laboratorio 2

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