Objetivos :

Capacitores

Capacitores

Carreras de Ingeniera III Ciclo

Electricidad y Magnetismo

Gua de Laboratorio 2

Capacitores

.Equipos de Proteccin Personal y de las Instalaciones

Equipos de Proteccin Personal y de las Instalaciones

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CAPACITORES

1. IntroduccinResnick y Halliday (2007) indica, que se denomina capacitor al dispositivo que almacena carga, y capacitancia a la propiedad que determina cunta energa puede guardar. La capacitancia depende de las propiedades geomtricas del dispositivo, y no del campo elctrico ni del potencial.Tipler (2011) seala, que prcticamente todos los dispositivos electrnicos porttiles tales como cmaras digitales, telfonos mviles o cualquier otro dispositivo electrnico porttil tiene uno o ms capacitores y que hoy en da es impensable vivir sin estos dispositivos electrnicos.

2. Objetivos Desarrollar la carga y descarga a un capacitor y contrastar su comportamiento con lo terico. Medir la capacitancia a distintos capacitores. Calcular el valor terico de la capacitancia en conexiones serie, paralelo y mixtas y compararlo con lo obtenido en las mediciones, para determinar su error relativo.

3. Competencia

Reconocer la importancia de los capacitores en las aplicaciones prcticas.

4. Equipos, materiales y otros

NoDescripcinCant.

1Capacitor 3300 uF1

2Resistencia de 10,25 K1

3Mdulo de Capacitores Labvolt1

4Multmetro1

5Fuente de energa Labvolt1

6Protoboard1

7Cables de conexinvarios

5. Orientaciones de Seguridad en el Taller Respete las recomendaciones del docente, los procedimientos de la gua y las indicadas en carteles de sealizacin. Use los EPP durante su laboratorio. No energice sin la autorizacin del docente. A trmino de la clase ordene los equipos y el puesto de trabajo.6. Experimentos6.1. RECONOCIMIENTO DE LAS PARTES DE UN MULTMETRO

1. Identifique las partes que componen un multmetro digital.

Fig. 1 Multmetro digital

6.2. CARGA DE UN CAPACITOR

A continuacin realice las conexiones del siguiente circuito con una tensin de V1 =________, y una resistencia R = 10 K, mida los valores de V2.

Fig. 2 Circuito de prueba para la carga y descarga de un capacitor.

Pto.Tiempo (s)Tensin V2 Medida (V)Tensin V2 Calculada (V)Error relativo (%)

10

210

320

430

540

650

760

870

980

1090

11100

12110

13120

14130

15140

16150

Cuadro 2 Cuadro de carga de un capacitor

6.3. DESCARGA DE UN CAPACITOR

Modifique las conexiones al circuito anterior tal como se muestra en la siguiente figura y complete el cuadro para la tensin V2. Inicialmente mantener cargado el capacitor.

Fig. 3 Circuito de prueba para la descarga de un capacitor.

Pto.Tiempo (s)Tensin V2 Medido (V)Tensin V2 Calculada (V)Error relativo (%)

10

210

320

430

540

650

760

870

980

1090

11100

12110

13120

14130

15140

16150

Cuadro 3 Cuadro de descarga de un capacitor

Calcule las tensiones V2, de carga y descarga de acuerdo a las siguientes relaciones y complete los cuadros:

Carga: Descarga:

Calculo del error relativo.

Error relativo % =

Vn = Valor nominal (placa)Vr = Valor real (medido)

Determinar la constante:

Cul es el valor de la tensin de carga en el tiempo ?

6.4. ENERGA ALMACENADA EN UN CAPACITOR

La energa almacena entre sus placas cuando se carga un capacitor se determina:

Donde:

C = Capacidad (faradios, F).U = Tensin (voltios, V).Wc = Energa almacenada (joule, J).

Cul es el valor de la energa almacenada en el tiempo ?

6.5. DETERMINACIN DE LA CAPACITANCIA EN UN CAPACITOR

Fig. 4 Medicin de la Capacitancia de un Capacitor con el Capacmetro.

CapacitorC1 (uF)C2 (uF)C3 (uF)

Valor Nominal (Placa)100100100

Valor Medido

Error relativo %

Cuadro 4 Determinacin del error de medicin de la capacitancia.

6.6. CONEXIONES DE CAPACITORES

A continuacin proceder a medir la capacitancia de capacitores y determinar su error relativo respecto a su valor nominal.

A.- CONEXIONES EN SERIEConecte en serie tres capacitores tal como se muestra en la siguiente figura y determine su capacitancia equivalente. Considere: C1 = C2 = C3 = 100 uF

Fig. 5 Medicin de la capacitancia de capacitores en conexin serie.

ValorCeq (uF)

Nominal

Medido

Error relativo %

Cuadro 5 Determinacin del error de medicin de la capacitancia de capacitores en serie.

B.- CONEXIONES EN PARALELO Conecte en paralelo tres capacitores tal como se muestra en la siguiente figura y determine su capacitancia equivalente. Considere: C1 = C2 = C3 = 100 uF

Fig. 6 Medicin de la capacitancia de capacitores en conexin paralelo.

ValorCeq (uF)

Nominal

Medido

Error Absoluto %

Cuadro 6 Determinacin del error en la medicin de la capacitancia de capacitores en paralelo.

C.- CONEXIONES MIXTAS Conecte capacitores tal como se muestra en la siguiente figura y determine su capacitancia equivalente.Considere: C1 = C2 = C3 = 100 uF, C4 = 3300 uF

Fig. 7 Medicin de la capacitancia de capacitores en conexin mixta.

ValorCeq (uF)

Nominal

Medido

Error Absoluto %

Cuadro 7 Determinacin del error en la medicin de la capacitancia de capacitores en conexin mixta.

6.7. VARIACIN DE LA CAPACITANCIA (demostrativo)

Con el mdulo de placas paralelas y un voltmetro de rango de medicin en picofaradios como se muestra en la siguiente grfica.

Fig. 8 Conexin del capacitor de placas paralelas.

Mida el rea de las placas (A) y vari la distancia entre placas (d) y mida la capacitancia en cada tramo. Seguidamente calcule con la formula la capacitancia para cada tramo y grafique la curva correspondiente.

Distancia (mm)Capacitancia Medida (pF)Capacitancia Calculada (pF)Error relativo (%)

Cuadro 8 Determinacin del error entre medicin y clculo de la capacitancia variando la distancia entre placas

Cap.

d

Explique la tendencia de la curva por variacin de la capacitancia.

7. Referencias Bibliogrficas(1) Resnick, R. y Halliday, D (2007). Fsica. Mxico: Grupo Editorial Patria. Vol. 2, 5ta. Ed. (pp.679-699)(2) Tipler, P. y Mosca, G. (2011). Fsica para la ciencia y la tecnologa. Barcelona, Espaa: Ed. Revert, 7ta Ed. Vol. 2. (pp. 801-838)(3) Carga y descarga de un condensador. En http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/campo_electrico/rc/rc.htm

Rbrica

Competencia: Experimentar el comportamiento de los capacitores y valorar la importancia de sus aplicaciones prcticas.

Curso:Electricidad y MagnetismoCiclo:3

Actividad:Laboratorio 2: CapacitoresSemana:3 y 4

Nombre y apellido del estudiante:Periodo:2015-1

Seccin:Fecha:Docente:

Tipo de Actividad

Laboratorio:XTaller:Proyecto:Trabajo:Otros:

CRITERIOS A EVALUACINExcelenteBuenoRequiere MejoraNo aceptable

LABORATORIO

Ejecuta la conexin y operacin de equipos e instrumentos elctricos.4320

Mide parmetros elctricos en capacitores con precisin.4320

Realiza clculos matemticos y compara resultados de la experiencia.3210

Culmina la experiencia en tiempo previsto. 2100

INFORME O TEST

Presenta informe o test (partes, puntualidad, ortografa, orden.)5420

ACTITUDES

Participa activamente y con seguridad (puntualidad, intervenciones, orden y limpieza).2100

Puntaje Total

Comentario al estudiante:

DESCRIPCIN DE LA EVALUACIN

ExcelenteCompleto entendimiento y realizacin de la actividad, cumpliendo todos los requerimientos

BuenoEntiende y realiza la actividad cumpliendo la mayora de los requerimientos

Requiere mejoraBajo entendimiento de la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos

No AceptableNo demuestra entendimiento de la actividad

1 de 123 de 12A

V1

A

V2

n = 1, 2, 3

uF

C2

uF

uF

uF