INFORME DE PRÁCTICO Nº 1

Análisis de la carga eléctrica en un sistema

con capacitores

Profesor: Washington Meneses

Alumna: Karen Lucía Martínez

CeRP del norte

Marzo 2014-03-28 Segundo física

INTRODUCCIÓN

Mediante el siguiente experimento se busca verificar la conservación de la carga eléctrica en un sistema aislado, para ello se utilizan dos capacitores de distintas capacitancias, y se provoca un pasaje de corriente eléctrica, de manera relevante es también la utilización de herramientas experimentales, tales como el buen manejo del voltímetro.

OBJETIVO

Análisis de la carga eléctrica y la energía en el proceso de cargado de

un par de condensadores conectados en paralelo (sistema aislado).

MATERIALES

Dos capacitores (1000 uf y 470 uf)

Fuente C.C. (3-12V)

Conductores

Voltímetro

PROCEDIMIENTO

Primero se armó el dispositivo base para los capacitores, luego se conectó la fuente de corriente continua al capacitor uno, para que este almacenara una carga, posteriormente lo desconectamos y tomamos el valor del voltaje, por último lo descargamos.

Enseguida se colocó el segundo capacitor en el dispositivo, disponiéndolo referente al capacitor uno de forma paralela, luego se volvió a cargar el C₁, lo

desconectamos de la fuente y conectamos el C₂ a este, transfiriéndole de esta forma parte de la carga almacenada.

Finalmente se tomaron los datos brindados por las mediciones del voltímetro, también conectado al sistema.

Cálculos realizados:

Parte 1 del experimento: C ₁ (1000µf) cargado.

Calculamos la carga:

C1=QΔV

Q1=C1⋅ΔV

Para cada medición.

Parte 2 del experimento: C ₁ (1000µf) cargado y conectado con C ₂ (470 µf)

Calculamos la carga:

Q2=(C1+C2 )⋅V

Para cada medición.

Análisis de datos:

V˳ (v) Vf (v) C₁ (F) C₂ (F) C1+C2(F) qo ( C) qf( C) Eₒ (J) Ef (J) ΔQ/Qₒ * 100 ΔE/ Eₒ * 10014 9,3 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 1,40E-02 0,013671 9,80E-02 0,06357015 -2,35 -35,132512 8 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 1,20E-02 1,18E-02 0,072 0,04704 -2 -34,666666710 6,7 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 1,00E-02 9,85E-03 0,05 0,03299415 -1,51 -34,0117

8 5,3 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 8,00E-03 7,79E-03 0,032 0,02064615 -2,6125 -35,48078136 4 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 6,00E-03 5,88E-03 0,018 0,01176 -2 -34,66666674 2,6 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 4,00E-03 3,82E-03 0,008 0,0049686 -4,45 -37,89252 1,4 1,00E-03 4,70E-04 1,47E-03 2,00E-03 2,06E-03 0,002 0,0014406 2,9 -27,97

1 2 3 4 5 6 70.00E+00

2.00E-03

4.00E-03

6.00E-03

8.00E-03

1.00E-02

1.20E-02

1.40E-02

1.60E-02

qoqf

1 2 3 4 5 6 70.00E+00

2.00E-02

4.00E-02

6.00E-02

8.00E-02

1.00E-01

1.20E-01

Eo (J)Ef (J)

Fundamento teórico:

Un capacitor es un dispositivo capaz de almacenar carga y energía eléctrica, consiste en dos conductores (llamados placas) cargados con cargas opuestas. Cuando hablamos de la carga que posee o almacena un capacitor, no hacemos referencia a la carga neta, la cual es nula, sino a la carga de cada placa.

Un capacitor se puede cargar fácilmente conectando cada placa a los bornes de una fuente. De esta manera comienza a circular corriente por el circuito redistribuyendo las cargas entre las placas del capacitor. A este proceso lo llamamos carga del capacitor. El proceso de carga continúa hasta

que la diferencia de potencial ente las placas del capacitor es igual a la de la fuente.

La cantidad de carga eléctrica que puede almacenar un capacitor es directamente proporcional a la diferencia de potencial entre sus placas: q∝∆V .

Al cociente entre q y ΔV se lo denomina capacitancia del capacitor y depende de la geometría de las placas, de la orientación de una respecto a la otra y del material aislante que haya entre ellas. Es decir, que la capacitancia es una característica propia del capacitor independiente de la diferencia de potencial a la que esté conectado.

Definimos entonces la capacitancia de un capacitor como:

C= q∆V

y su unidad es el faradio (F).

Por su parte, para cargar un capacitor debe realizarse un trabajo para transportar electrones de una placa a la otra. Como dicho trabajo se desarrolla en un tiempo dado, se desarrolla energía cinética que es almacenada en el capacitor como energía potencial.

La energía almacenada en el capacitor, U, se puede calcular fácilmente:

U = ½ Q²/ C ó, recordando la relación fundamental de los capacitores: Q = C ΔV, podemos hallar otras dos expresiones que, en forma equivalente, permiten calcular la energía acumulada.

U = ½ C V² = ½ Q V

El circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida.

En función de los dispositivos conectados en paralelo, el valor total o equivalente se obtiene con las siguientes expresiones, para condensadores:

CONCLUSIONES

Luego de tomados los datos, podemos apreciar que la variación de la carga almacenada por los capacitores conectados en paralelo es prácticamente la misma a la que tenía el primer capacitor cuando estaba conectado por separado, por lo que podemos deducir que la carga total del sistema se conservó.

Por su parte esto no ocurrió con la energía almacenada, ya que la variación es considerada relevante, el porcentaje es demasiado alto para ser despreciado; esto pudo haber ocurrido por el trabajo realizado para el intercambio de esa energía de un capacitor al otro, cuando estos fueron conectados.

BIBLIOGRAFÍA Y WEBGRAFÍA

Sitio web: wikipedia.

Bonda, Eduardo; Suárez, Álvaro; Vachetta, Marcelo. Electromagnetismo Cuántica y Relatividad. Primera edición. Montevideo 2010, Ediciones el Madrugo.