CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

I Objetivos:
1.1 Generales
Analizar circuitos R-C
Determinar experimentalmente la forma en que se carga y descarga un condensador.
Determinar la importancia de la “constante de tiempo” en la explicación de la carga y descarga de un condensador.
1.2 Específicos
Verificar que los condensadores se cargan y descargan exponencialmente.
Encontrar la “constante de tiempo” para la carga y descarga de un condensador.
II Fundamento Teórico:
Cuando a un circuito se hace pasar de una condición a otra por cambio en la tensión aplicada o modificación de uno de sus elementos, se produce un periodo de transición durante el cual, las corrientes en las ramas y las caídas de tensión en los elementos, varían desde sus valores iníciales hasta otros nuevos valores que caracterizan a los regímenes estacionarios o permanentes, llamandosele al periodo de transición régimen transitorio. Este régimen siempre ocurre en aquellos circuitos que se componen de elementos que son capases de almacenar energía, como es el caso de un condensador.

Circuito a utilizar:










a) Grafica “ ” de la función de la carga de un condensador:








b) Grafica “ ” de la función de la descarga de uncondensador:











III.- Materiales y Equipos:
01 cronómetro
01 fuente de CC variable
01 multímetro digital
01 equipo para cargar y descargar
02 cables conectores
IV.- Procedimiento:
4.1.- Arme el circuito de la figura. Mida la resistencia y anote el valor de la capacidad del condensador. Determine la constante de tiempo






4.2 Alimente el circuito con un voltaje ligeramente menor al que figura en el condensador, llene con este dato la columna voltaje en las tablas #1 y #2.
4.3 Carga del condensador
4.3.1.- ponga el interruptor en la posición de descarga (posición 2 en la figura) y verifique que la lectura del voltímetro sea cero. Mueva el interruptor a la posición de carga (posición 1 en la figura) y simultaneamente active el cronómetro.
Tome los tiempos que demora en llegar a los voltajes anotados en la tabla #1(anote estos tiempos en la columna )
4.3.2.- repita el paso anterior y llene la columna de la tabla #1 y así sucesivamente las columnas
4.4.- Descarga del condensador
3. Energía hidroeléctrica aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Se suele obtener de los saltos de agua de las presas.
4. Biomasa es la materia organica originada en un proceso biológico, espontaneo o provocado, utilizable como fuente de energía. El inconveniente que tiene es que la combustión de esos materiales organicos resulta perjudicial.
5. Geotérmica es la que se basa en el hecho de que la Tierra esta mas caliente cuanto mas profundamente se perfora. La energía geotérmica puede derivarse de vapor de agua atrapado a gran profundidad bajo la superficie terrestre. Si se hace llegar a la superficie, puede mover una turbina paragenerar electricidad.
6. Mareomotriz es la energía que se obtiene aprovechando las mareas, mediante su empalmamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía de las mareas en energía eléctrica.

Energía no renovable: se refiere a aquellas fuentes de energía que se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de producción o extracción viable. Dentro de las energías no renovables existen dos tipos de combustibles

Los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural. Provienen de restos de seres vivos enterrados hace millones de años, que se transformaron bajo condiciones adecuadas de presión y temperatura.

Los combustibles nucleares como el uranio y el plutonio, en general todos aquellos elementos fisibles adecuados al reactor. Sirva de ejemplo los reactores de un submarino nuclear que deben funcionar con uranio muy enriquecido. Son elementos químicos capaces de producir energía por fisión nuclear. La energía nuclear se utiliza para producir electricidad en las centrales nucleares. La forma de producción es muy parecida a la de las centrales termoeléctricas, aunque el calor no se produce por combustión, sino mediante la fisión de materiales fisibles.

1. El carbón: actualmente esta en desuso y esta siendo sustituido por el petróleo y el gasnatural, es muy rico en carbono y se utiliza practicamente para el funcionamiento de calderas. Su combustión produce un humo muy contaminante para el medio ambiente.
2. El petróleo: es el mayor recurso energético de los países desarrollados, constituye ademas una fuente de poder, dinero y riqueza. Se utiliza mayormente para hidrocarburos, fabricación de plasticos, manufacturados, etc. El proceso de quema de el combustible para la obtención de energía en el motor produce un humo muy perjudicial para el medio ambiente.
3. El gas natural: es el segundo mayor recurso energético de los países desarrollados, se encuentra mayormente en depósitos fósiles de petróleo, esto quiere decir que los yacimientos encontrados proveeran ademas ambos minerales. Se utiliza para calefacción principalmente y ha experimentado un crecimiento exponencial de su uso en los últimos años ya que es una alternativa al carbón.

Para la obtención de energía, ya sea renovable o no renovable, se utilizan centrales.
1. Para la extracción de energía solar, son necesarias las llamadas placas solares, las cuales recogen energía del sol y la convierten en electricidad. Cuando se agrupan muchas placas en un mismo espacio se denomina parque solar o huerto solar. En Murcia disponemos de uno en la zona de Sucina, otro en Jumilla y Av 4.4.1.- estando totalmente cargado el condensador, mueva el interruptor a la posición de descarga y simultaneamente active el cronómetro. Anote los tiempos correspondientes a los respectivos voltajes en la columna de la tabla #2.
4.4.2 repita el paso anterior y llene las columnas de la tabla #2.
Tabla #1.- datos decarga de un condensador:







Tabla #2.- datos de descarga de un condensador:







V.- Cuestionario:
5.1.- Use la tabla #1 y grafique “ ”.
5.2 Usando la tabla #2 “ ”, grafique también “ ”
5.3.- Usando Regresión Lineal (mínimos cuadrados). Halle las ecuaciones de las graficas anteriores. Grafique estas ecuaciones.
5.4 ¿Qué factores limitan la exactitud de las mediciones en esta practica?
5.5 ¿Cómo varia el experimento si se cambian las resistencias?
5.6 ¿Se puede afirmar a partir de este experimento que los tiempos de carga y descarga son los mismos?


Desarrollo
5.1
Podemos observar que la tendencia de la grafica es hacia una función logarítmica.

5.2
Podemos observar que la tendencia de la grafica es hacia una función exponencial.

Podemos observar que la tendencia de la grafica es hacia una función lineal.


5.3












5.4
Podemos mencionar los siguientes
Error humano (observación)
Elementos e instrumentos (tolerancias)
5.5
Varían con respecto al tiempo de su carga y descarga.
Para el primer grafico: a mayor resistencia, mayor tiempo de carga.
Para el segundo grafico: a mayor resistencia, menor tiempo de descarga.
5.6
Son aproximadas ya que ambas funciones se relacionan.