UNIVERDSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROMMAN FACULTAD DE CIENCIAS ESCUELA PROFECIONAL DE FISICA APLICADA “ELEMENTOS QUE ALMACENAN ENERGIA” INFORME N.º 10 Nombre del docente: MsC. Edith C. Paredes Ch. Nombre del alumno: Pedro vilca Apaza Condigo del estudiante: 2023-121018 Tacna-Perú 2023 1. OBJETIVOS Comprobar experimentalmente que el tiempo de carga de un condensador es directamente proporcional a la capacidad y a la resistencia. Determinar la constante de tiempo R.C para dos circuitos distintos. Obtener las gráficas de corriente y voltaje para los procesos de carga y descarga 2. MATERIALES Y EQUIPOS MATERIALES Cables cocodrilos Proto board Bolígrafo y cuaderno de apuntes Potenciómetro EQUIPOS Una fuente de poder c.c. (0-20v) Un voltímetro (o un galvanómetro) Capacitores Resistencias Cámara 3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.-Carga de condensador 1.1. Arme el siguiente circuito utilizando un pulsador normal abierto (SW 1) VA = 10v, R1 = 33kΩ, C1 = 470uF SW1 R1 + VA C1 - 1.2. Determine la constante de tiempo R1.C1 = τ1 = 15.51 [s] + + V - 1.3. Descargue el capacitor uniendo sus terminales con un conductor R1 SW1 + VA C1 + + V - - 1.4. Presione el pulsador durante un tiempo de 150 segundos mientras completa la tabla N° 1 con la lectura del voltímetro cada 5 segundos Notas: Si comete algún error mientras se carga el capacitor debe comenzar nuevamente desde el punto 1.3 El tiempo cero (τ=0) corresponde al instante en que se pulsa el pulsador La columna de la intensidad de corriente del capacitor se completa utilizando la siguiente ecuación. 𝐼𝐶 = 𝑉𝐴 −𝑉𝐶 𝑅1 t (s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 VC(V) 0.01 2.49 4.25 5.52 6.48 7.12 7.59 7.98 8.26 8.47 8.67 IC (mA) 30.3 17.3 13.2 11.1 9.6 8.7 8.1 7.5 7.1 6.7 6.5 t (s) VC(V) IC (mA) 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 8.81 8.94 9.03 9.12 9.19 9.25 9.30 9.34 9.38 9.41 6.3 6.1 5.9 5.7 5.6 5.5 5.3 5.3 5.2 5.1 1.5. Cambie C1 por un capacitor C2 de 220 uF. 1.6. Determine la nueva constante de tiempo R2.C2 = τ2 = 7.26 [s] 1.7. Descargue el capacitor uniendo sus terminales con un conductor 1.8. Presione el pulsador durante un tiempo de 100 segundos mientras completa la tabla N° 2 con la lectura del voltímetro cada 5 segundos 1.9 Si comete algún error mientras se carga el capacitor debe comenzar nuevamente desde el punto1.7 0 t (s) 0.0 VC(V) IC (mA) 30.3 55 t (s) 7.92 VC(V) IC (mA) 3.6 5 4.29 22.7 60 7.98 2.9 10 5.64 17.4 65 8.04 2.6 15 6.35 13.5 70 8.10 2.4 20 6.82 10.6 25 7.11 8.7 75 8.15 2.3 30 7.33 7.3 80 8.19 2.1 35 7.51 6.12 85 8.23 2 40 7.64 5.2 90 8.26 1.9 45 7.79 4.6 95 8.28 1.8 50 7.84 4.03 100 8.31 1.7 1.10. Grafique los datos de las tablas 1 y 2 En el grafico 1 dibuje las curvas de voltaje (con diferentes colores) y, en el grafico 2 dibuje las curvas de intensidad de corriente (con diferentes colores) Identifique en cada grafico los valores de τ1 y τ2 (constantes de tiempo) Gráfico N° 1 Gráfico N° 2 2. Descarga del condensador 2.1. Arme el siguiente circuito utilizando un pulsador normal cerrado (SW 1) VA = 10v R1 = 33kΩ R2 = 33KΩ C1 = 470uF SW1 R1 + VA C1 - + + V - R2 2.2. Determine la constante de tiempo R1.C1 = τ1 = _15.55 [s] 2.3. Pulsando SW 1 por 150 segundos complete la tabla N° 3 con la lectura del voltímetro cada 5 segundos Notas: Si comete algún error mientras se descarga el capacitor debe repetir hasta un comienzo este punto dejando al menos 3 segundos sin presionar el pulsador antes de comenzar nuevamente El tiempo cero (t=0) corresponde al instante en que se pulsa el pulsador La columna de la intensidad de corriente del capacitor se completa utilizando la siguiente ecuación 𝐼𝐶 = 𝑉𝐶 𝑅1 0 5 10 15 20 t (s) 9.08 6.83 5.23 4.07 3.20 VC(V) IC (mA) 27.55 15.73 12.01 10.06 8.76 55 t (s) 1.08 VC(V) IC (mA) 5.73 25 30 35 40 45 50 2.62 2.19 1.84 1.58 1.39 1.21 7.96 7.36 6.86 6.50 6.09 5.95 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0.96 0.88 0.80 0.74 0.68 0.64 0.60 0.56 0.54 5.56 5.40 5.23 5.10 4.99 4.88 4.79 4.74 4.66 2.4. Cambie C1 por un capacitor C2 de 220 uF 2.5. Determine la nueva constante de tiempo R1.C2 = τ2 = 7.23 s 2.6. Pulsando SW 1 por 100 segundos complete la tabla N° 4 con la lectura del voltímetro cada 5 segundos 0 5 10 15 20 t (s) 9.09 5.19 3.96 3.32 2.89 VC(V) IC (mA) 27.52 20.69 15.84 12.34 9.70 55 t (s) 1.89 VC(V) IC (mA) 3.28 25 30 35 40 45 50 2.63 2.43 2.26 2.15 2.01 1.96 7.93 6.64 5.56 4.79 4.21 3.66 60 65 70 75 80 85 90 95 100 1.84 1.78 1.73 1.68 1.65 1.61 1.58 1.56 1.54 2.92 2.67 2.42 2.23 2.07 1.93 1.82 1.71 1.63 2.7. Grafique los datos de las tablas 3 y 4 En el grafico 3 dibuje las curvas de voltaje (con diferentes colores) y, en el grafico 4 dibuje las curvas de intensidad de corriente (con diferentes colores) Identifique en cada grafico los valores de τ1 y τ2 (constantes de tiempo) Gráfico N° 3 Gráfico N° 4 4. DISCUSIÓN Y ANALIZIS Mientras realizamos el experimento pudimos utilizar el osciloscopio por un momento en la carga del capacitor, en donde pudimos observar la gráfica número 3. Comparando las líneas que describen los dos capacitores en el grafico 1 observamos que el capacitor con mayor capacitancia demora más en cargar. En el grafico 3 sucede lo contrario, el capacitor con menor capacitancia se descarga más rápido. Si comparamos el grafico 2 y 4 observaremos que, tanto se descarga o carga un capacitor siempre esta tiende a disminuir con el tiempo. 5. CONCLUSION Nuestra experiencia manejando capacitores fue la deseada, no tuvimos ningún problema ni exploto nada, las graficas 1 y 3, son las que se observaron en el osciloscopio. Las corrientes siempre disminuyen cuando un capacitor se descarga o carga. A mayor capacitancia la carga será mas lenta y la descarga mas lenta, a menor capacitancia la carga será rápida y la descarga mas rápida. 6. BIBLIOGRAFIA - J. Goldemberg; Física General y Experimental. Vol I. Editorial Interamericana, 1972. 7. ANEXOS