informe-6 fisica iii.docx

7/24/2019 informe-6 fisica III.docx

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UNIVERSIDAD NACIONAL

MAYOR DE SAN

MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMÉRICA)

Curso Laboratorio de Física III

!e"a potencia eléctrica- condensadores y bobinas en

circuitos de C. C.

Pro#esor Fabián Salvador Julio

$orario Miércoles 2 - p!

In%e&ran%es 'di&o

Se"es%re 2"#$-I

)*+ O-E!IVOS



#. Mostrar la potencia eléctrica co!o %unci&n del volta'e y de lacorriente( calculando y !idiendo la potencia disipada en una resistenciacon%or!e au!enta el volta'e.

2. e!ostrar el *olta'e y Corriente de car+a y descar+a de uncondensador

,. Mientras ue el ca!po eléctrico aparece en el entorno de car+as enreposo( el ca!po !a+nético está li+ado a portadores de car+a en!ovi!iento( esto es( a una corriente eléctrica y vere!os elco!porta!iento de una bobina

.unda"en%o !eri'o

• Po%en'ia El/'%ri'a

La potencia eléctrica es !ayor !ientras !ayor sea la tensi&n y

!ayor sea la corriente. /ara la potencia / es válida la relaci&nP0UI

La unidad de la potencia eléctrica recibe el no!bre de 0att 10)( el

in+lés ue la deni&. # 0 es la potencia de una corriente continua

de # 3 con una tensi&n continua de # *. La potencia absorbida por

una car+a se puede !edir( por tanto( de !anera indirecta con un

voltí!etro y un a!perí!etro. 4na !edici&n directa de potencia se

puede reali5ar por !edio de un vatí!etro.Si en la %&r!ula anterior( de acuerdo con la ley de 67!( para la

potencia( se ree!pla5a la tensi&n 4 por el producto I 8 9( se

obtiene la ecuaci&nP0I 1R

Si en la ecuaci&n inicial( por el contrario( se ree!pla5a la corriente

I por el cociente 4:9( se obtiene la relaci&n

P0 U1 2 R

E34eri"en%o Medi'in de Po%en'ia;n el e<peri!ento si+uiente se debe e<a!inar la !edici&n

indirecta de la potencia eléctrica por !edio de una !edici&n

2



paralela de corriente y tensi&n. Monte el circuito e<peri!ental

representado a continuaci&n 3bra el

instru!ento virtual Fuente de tensi&n

continua( y seleccione los a'ustes.

;ncienda a continuaci&n el instru!ento

por !edio de la tecla /60;9. 3bra el

instru!ento virtual *oltí!etro 3( y el

instru!ento 3!perí!etro =( y seleccione

los a'ustes. 37ora( a'uste en el

instru!ento Fuente de tensi&n continua

una tensi&n 4/S de # *. Mida la tensi&n

4# a través de la resistencia 9# al i+ual

ue la corriente resultante I# en

!ilia!perios y anote los valores

obtenidos en la correspondiente colu!nade la tabla si+uiente. 3 partir de ello(

deter!ine la potencia /# absorbida por la resistencia en !0 y

anote de i+ual !anera el resultado en la tabla. 9epita el

e<peri!ento para las tensiones de entrada de 2*( $* y #" * y

anote los valores en las líneas correspondientes de la tabla.

!ALA )

;<p 4ps 1*) 4# 1*) I#1!3) /#1!0)# # ".> ".# ".">2 2 2 ".# ".2, $ .> ".2 ".>? #" #" -".? -?

37ora( en el !onta'e e<peri!ental( ree!place la resistencia 9# de # @Ω

por la resistencia 92 de $"" Ω y repita la serie de !ediciones. 3note los

resultados de las !ediciones( al i+ual ue los valores de potencia

calculados( en la si+uiente tabla 1tabla 2).

!ALA 1

;<p 4ps1*) 421*) I21!3) /21!0)# # ".> " "2 2 2 " ", $ .> -"., -#.A #" #" -".> ->

,



CUES!IONARIO (PO!ENCIA5

)*+ 6Cu7les de las si&uien%es a8r"a'iones son 'orre'%as9

3) La resistencia peueBa absorbe escasa potencia con la !is!atensi&n.

=) La resistencia peueBa absorbe una potencia elevada con la !is!atensi&n.

C) Si se duplica la tensi&n( se duplica ta!bién la potencia absorbida.

) Si se duplica la tensi&n( se reduce a la !itad la potencia absorbida.

1*+ 6Cu7les de las si&uien%es a8r"a'iones son 'orre'%as9

3) La potencia total es independiente de la tensi&n ue se aplica.

=) La potencia total dis!inuye si se eleva la tensi&n ue se aplica.C) La potencia total au!enta si se eleva la tensi&n ue se aplica.

) La resistencia peueBa absorbe una cantidad !ayor de potencia.

;) La resistencia !ayor absorbe una cantidad !ayor de potencia.

.UNDAMEN!O !E:RICO + CONDENSADORES

Los condensadores son estructuras en las ue se pueden al!acenarcar+as eléctricas en reposo. ;n su estructura básica( un condensador

consta de dos placas !etálicas ue representan los electrodos del

condensador. /or !edio del aisla!iento de las car+as se %or!a una

di%erencia de potencial eléctrico 1tensi&n) 4 entre los electrodos. La

i!a+en si+uiente !uestra co!o e'e!plo un condensador de placas( con

la supercie 3 y la distancia entre placas d( ue porta la car+a . ebido

al aisla!iento de car+as se %or!a un ca!po eléctrico entre las placas

1no representado en esta i!a+en).



;ntre lasplacas( por lo

+eneral( se

encuentra un !aterial aislante( esto es( el

ele!ento ue se conoce co!o dieléctrico 1no

representado en la parte superior). ;ntre la car+a

y la tensi&n e<iste una relaci&n linealD es válida la

si+uiente relaci&n La !a+nitud C representa la

capacidad del condensador( y se e<presa con la

unidad %aradio 1sí!bolo F). La capacidad de un

condensador se puede asu!ir co!o constante( ydepende Enica!ente de la estructura +eo!étrica

y del dieléctrico e!pleado. /ara un condensador

de placas es válida la si+uiente relaci&n;n esta ecuaci&n( " es la constante eléctrica de ca!po y posee un valor

de ?.?$28#"-#2 3S:*!( r es el índice dieléctrico 1carente de unidad)( 3

la supercie de una placa y d la distancia

entre placas. Si un condensador se

conecta a una tensi&n continua 4" a

través de una resistencia de car+a 9( secar+a debido a la presencia de dic7a

tensi&n( proceso durante el cual la

tensi&n del condensador( de acuerdo con

una %unci&n e<ponencial( au!enta de " *

7asta alcan5ar su valor nal 4" 1#""G)

1Curva de car+a de un condensador(

véase la i!a+en de la i5uierda). Si( a

continuaci&n( se desconecta el

condensador de la %uente de tensi&n y se

lo cortocircuita( se produce un proceso dedescar+a inverso al proceso de car+a

1véase la i!a+en de la derec7a).

Pro'eso de 'ar&a del 'ondensador enel 'ir'ui%o de 'orrien%e 'on%inua

$



;n el e<peri!ento si+uiente se debe anali5ar el proceso de car+a de un

condensador de #"" HF 1curva de la tensi&n del condensador y corriente

de car+a). Monte el circuito e<peri!ental representado a continuaci&n.

La si+uiente +ura ilustra el !onta'e e<peri!ental

3bra el instru!ento virtual Fuente de tensi&n continua( y seleccione losa'ustes ue se detallan en la tabla si+uiente. ;n pri!er lu+ar( no conecte

el instru!ento.

3bra el instru!ento

virtual 6sciloscopio a

través de la opci&n

de !enE Instru!entos Instru!entos de !edici&n 6sciloscopio(

o ta!bién pulsando la si+uiente i!a+en( y seleccione los a'ustes

ue se detallan en la tabla si+uiente.

3pliue a7ora un salto de tensi&n

al condensador( conectando la

%uente de tensi&n continua por !edio de la tecla /60;9. 3rrastre

el oscilo +ra!a obtenido 7acia la si+uiente ventana.



CUES!IONARIO DEL CONDENSADOR

) 6Cu7l es la %ra;e'%oria de la 'urva de la %ensin del'ondensador des4u/s de <ue se 'one'%a la %ensin'on%inua9

a Salta in!ediata!ente a un valor apro<i!ada!ente #" * y se!antiene en este valor.

b 3sciende lineal!ente 7asta alcan5ar un valor apro<i!ado de #"

* y se !antiene en este valor.c 3sciende e<ponencial!ente 7asta alcan5ar un valor

apro<i!ado de #" * y se !antiene en este valor.d 3sciende e<ponencial!ente 7asta alcan5ar un valor

apro<i!ado de #" * y( a continuaci&n( vuelve a descender a "*.

1 6Cu7l es la %ra;e'%oria de la 'urva de 'orrien%e de 'ar&a

des4u/s de <ue se 'one'%a la %ensin 'on%inua9a urante todo el proceso de car+a se !antiene constante.= ;n pri!er lu+ar( salta a un valor !á<i!o y lue+o desciende

lineal!ente 7asta lle+ar a cero.' 3sciende e<ponencial!ente de cero a un valor !á<i!o.d ;n pri!er lu+ar( salta a un valor !á<i!o y( a continuaci&n(

desciende e<ponencial!ente 7asta lle+ar a cero.

A



> 6?u/ rea''in o'asionar@a una dis"inu'in de laresis%en'ia de 'ar&a R)> en el valor "73i"o de la 'orrien%ede 'ar&a9a Kin+una.b La corriente de car+a dis!inuirá.

c La corriente de car+a ascendería.

Separe el condensador de la tensi&n de ali!entaci&n retirando

el cable del clavi'ero *, y observe la tensi&n del condensador

durante el tie!po prolon+ado. 6?u/ su'ede 'on la %ensin del 'ondensador9

a /er!anece constante.b 3u!enta.c esciende paulatina!ente 7asta lle+ar a " *.d /ri!era!ente asciende y lue+o desciende 7asta "*.

B 6C"o se 4uede e34li'ar es%a rea''in9a ;l condensador( una ve5 ue se 7a retirado la tensi&n de

ali!entaci&n( representa una resistencia &7!ica.b ;l condensador se descar+a a través de la resistencia interna

de la !edici&n.c ;l condensador !antiene su tensi&n puesto ue la car+a no se

puede salir a su e<terior.

*uelva a conectar la %uente de tensi&n continua para volver a car+ar el

condensador. /ara anali5ar la inuencia de la resistencia de entrada

necesaria para la !edici&n 13K3L6 IK)( separe a7ora la cone<i&n con elclavi'ero 3N). *uelva a separar a7ora el cable ue va al clavi'ero O,. 3

continuaci&n( conecte 3N( solo breve!ente( para co!probar la tensi&n

del condensador y !ida la tensi&n en lar+os intervalos de tie!po.

6?u/ se 4uede o=servar en 'on%ra4osi'in a la "edi'in'on%inua9a Ko se observa nin+una di%erencia con la !edici&n continua.b La tensi&n desciende a7ora !ás rápida!ente.c La tensi&n desciende a7ora !ás lenta!ente.

d La tensi&n per!anece a7ora constante.

E34eri"en%o La =o=ina en el 'ir'ui%o de 'orrien%e 'on%inua

?



;n el e<peri!ento si+uiente se anali5ará el proceso de descone<i&n de

una bobina. /ara ello( en pri!er lu+ar( se car+ará la bobina con una

tensi&n continua de $ * y( a continuaci&n( se abrirá el circuito de

corriente por !edio de un relé. Monte el circuito e<peri!ental ue se

representa a continuaci&n en la tar'eta de e<peri!entaci&n S62",-3

3uí se debe cablear el relé # de !anera ue el clavi'ero O? de la

tar'eta de e<peri!entaci&n( en estado de reposo( se encuentre

conectado al relé con la salida S 13K3L6 64P) de la inter%a5. La

si+uiente ani!aci&n ilustra el !onta'e e<peri!ental 3bra el

instru!ento virtual Fuente de tensi&n continua( y seleccione los a'ustes

ue se detallan en la tabla si+uiente. ;ncienda a continuaci&n el

instru!ento por !edio de la tecla /60;9. 3bra el

instru!ento virtual 6sciloscopio( y seleccione los

a'ustes ue se detallan en la tabla si+uiente

>



CUES!IONARIO#.- QCuál es la trayectoria de la curva de tensi&n en la resistencia

de descar+a 92R 3) Salta a un elevado valor positivo y desciende a continuaci&n

lenta!ente acercándose a " *

=) Salta a un elevado valor ne+ativo y desciende a continuaci&nlenta!ente acercándose a " *. C) Salta in!ediata!ente a " * /er!anece constante

2.- QC&!o varía la curva de tensi&nR 3) Ko varía en lo absoluto.=) La tensi&n desciende a7ora rápida!ente y el pico ne+ativo

!uestra una li+era pronunciaci&n.C) La tensi&n desciende a7ora rápida!ente y el pico ne+ativo

!uestra una pronunciaci&n !arcada.) La tensi&n desciende a7ora lenta!ente y el pico ne+ativo

!uestra una li+era pronunciaci&n. ;) La tensi&n desciende a7ora lenta!ente y el pico ne+ativo

!uestra una pronunciaci&n !arcada. F) La tensi&n per!anece constante.

CONCLUSIONES

• /ara lo ue si utili5a!os el principio de 67! y de +ran !anera(%ue para darnos cuenta ue la relaci&n entre el *olta'e y la9esistencia ;léctrica es directa!ente proporcionalD por lo ue sear!& ue con%or!e au!entaba el volta'e au!enta ta!bién laresistencia del la!entos en el %ouito.

• Pa!bién( se co!prob& el %unciona!iento correcto de los condensadores( asíco!o ta!bién sus respectivos aplicativos en unlaboratorio

• La potencia eléctrica puede ser e<presada co!o una %unci&ndependiente en %or!a directa dela di%erencia de potencialaplicada a un ele!ento( así co!o de la resistividad de dic7oele!ento.

SUERENCIAS

#"



Cuando to!e las !edidas del voltí!etro debe tener en cuenta la

escala a la ue traba'a.• *ericar el buen %unciona!iento de los conectores

• Mantener la cal!a ante cualuier %alla en el e<peri!ento.

• Pener una +uía para el uso de los instru!entos virtuales.

• 3l ter!inar su e<peri!ento de'e su !esa de traba'o li!pia yordenada.

i=lio&ra#@a

• Física para ciencias e in+eniería con %ísica !oderna( volu!en 2(Sépti!a edici&n

• /34L ;0IPP. Funda!entos de la Física Conceptual /earson

;ducaci&n. Mé<ico. 2"">• 9ay!ond 3. SerTayD .@si'a cuarta edici&nD Mé<icoD #>>AD

McraT-illD pp. A2AD espaBol.

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