Capacitores en serie y paralelo

Capacitores en Serie y Paralelo
Laboratorio 3
Objetivos
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Calcular y medir los voltajes de capacitores conectados en serie y en paralelo.
Estimar la capacidad equivalente de capacitores en serie y en paralelo.
Determinar la carga almacenada por capacitores.
Materiales
1 Multímetro
1 Fuente de voltaje (“power suply”)
6 Cables para conexión tipo “banana”
1 Panel de conexión y cables
6 Cocodrilos (“alligator clipper”)
1 caja de resistores
1 Base RLC
2 Capacitores de 100 µF
1 Capacitor de 330 µF
Teoría
Un capacitor es un dispositivo eléctrico que está compuesto por dos placas
conductoras y que sirve para almacenar carga. Los capacitores se caracterizan por su
capacidad, la cual está dada por la siguiente fórmula:
𝐶=
𝑄
𝑉
Donde Q es la carga almacenada por el capacitor, V es la diferencia de voltaje en el
capacitor y C es su capacidad. Mientras más grande sea la capacidad de un capacitor,
mayor será la carga que almacena para un voltaje determinado.
Cuando dos capacitores 𝐶1 y 𝐶2 se conectan en serie a una fuente de voltaje,
como en la Figura 1, el voltaje entre ellos se reparte:
Figura 1
𝑉 = 𝑉1 + 𝑉2
Al mismo tiempo, las cargas de ambos capacitores será la misma, es decir:
𝑄 = 𝑄1 = 𝑄2
Por último, la capacidad equivalente del circuito está dada por:
1⁄
1
1
𝐶𝑒𝑞 = ⁄𝐶1 + ⁄𝐶2
Dos capacitores también pueden conectarse en paralelo entre sí como en la
Figura 2. Cuando ello ocurre, el voltaje de ambos capacitores es el mismo, o sea
V1 = V2,.
Figura 2
Por otro lado, las cargas de los capacitores deben satisfacer: Qeq = Q1 + Q2
Además, la capacidad equivalente es:
𝐶𝑒𝑞 = 𝐶1 + 𝐶2
Utilizaremos los conceptos anteriores para determinar experimentalmente las
capacidades de capacitores conectados en serie y en paralelo.
Procedimiento
Parte A: Mediciones Preliminares
1. Conecte la fuente de voltaje al voltaje que le indicará el profesor. Mida el voltaje
de la fuente de voltaje, y registre las capacidades de los 3 capacitores:
Voltaje Fuente
Capacitor 1
Capacitor 2
Capacitor 3
Notas: No se olvide de anotar la escala de su instrumento en cada una de las
mediciones. Cuando mida las capacidades, el circuito tiene que estar desconectado de
la fuente de voltaje.
Parte B: Dos Capacitores en Serie
2. Con los valores de capacidad anteriores, calcule la capacidad equivalente del
circuito Ceq de la Figura 3.
Ceq Teórica
Figura 3
3. Calcule la carga almacenada por cada uno de los capacitores, utilizando los
valores de voltaje medidos. Anote sus resultados en la siguiente tabla:
Carga de Capacitor Equivalente
Carga de Capacitor 1
Carga de Capacitor 2
4. Calcule teóricamente el voltaje V1 y V2 , luego mídalos con el multímetro.
Compare sus resultados en la tabla siguiente:
Voltaje 1 (Teórico)
Voltaje 1 (Medido)
% de diferencia
Voltaje 2 (Teórico)
Voltaje 2 (Medido)
% de diferencia
Parte C: Tres Capacitor en Serie
5. Monte el circuito de la Figura 4:
Figura 4
6. Con los valores de capacidad de la Parte A, calcule la capacidad equivalente del
circuito Ceq de la Figura 4.
Ceq Teórica
7. Calcule la carga almacenada por cada uno de los capacitores, utilizando los
valores de voltaje medidos. Anote sus resultados en la siguiente tabla:
Carga de Capacitor Equivalente
Carga de Capacitor 1
Carga de Capacitor 2
Carga de Capacitor 3
8. Calcule teóricamente el voltaje V1 , V2 , y V3 como muestra la figura, luego
mídalos con el multímetro. Compare sus resultados en la tabla siguiente:
Voltaje 1 (Teórico)
Voltaje 1 (Medido)
% de diferencia
Voltaje 2 (Teórico)
Voltaje 2 (Medido)
% de diferencia
Voltaje 3 (Teórico)
Voltaje 3 (Medido)
% de diferencia
Parte D: Tres Capacitor en Serie y en Paralelo
9. Monte el circuito de la Figura 5:
Figura 5
10. Con los valores de capacidad de la Parte A, calcule la capacidad equivalente del
circuito Ceq de la Figura 4.
Ceq Teórica
11. Calcule la carga almacenada por cada uno de los capacitores, utilizando los
valores de voltaje medidos. Anote sus resultados en la siguiente tabla:
Carga de Capacitor Equivalente
Carga de Capacitor 1
Carga de Capacitor 2
Carga de Capacitor 3
12. Calcule teóricamente los voltajes V1 , V2 , y V3 como muestra la figura, luego
mídalos con el multímetro. Compare sus resultados en la tabla siguiente:
Voltaje 1 (Teórico)
Voltaje 1 (Medido)
% de diferencia
Voltaje 2 (Teórico)
Voltaje 2 (Medido)
% de diferencia
Voltaje 3 (Teórico)
Voltaje 3 (Medido)
% de diferencia
Parte E: Preguntas
1. Si tuviese que montar un circuito con 3 capacitores para maximizar la capacidad,
qué configuración utilizaría (serie o paralelo) y por qué?
2. Cuáles fueron las fuentes de error en su experimento?
3. Tienen relación las fuentes de error mencionadas en la pregunta anterior con los
% de diferencia entre las cantidades que se midieron y sus valores teóricos?
Referencias:
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
Physics Laboratory Experiments, The Ohms’ Law p.307-315,p.337-349, Jerry D.
Wilson
Physics Labs with computers, Vol. 2, Ohm’s Law, Experiment P40