Informe De Lab Oratorio Iii

Informe de laboratorio III Universidad del Norte Barranquilla Agosto de 2008 Daniel José Cardozo Ortega Sergio Andrés Plata Peña [email protected] [email protected] Código: 200022085 Código: 200022276

Abstract This experience in the laboratory was done with its prime objective being to analyze and observe the differences and characteristics of the different ways of building an arrange of capacitors and condensers, either it being in a series circuit or a parallel one. The experience was also made with the purpose of seeing the relation between charges and voltages in the condensers, depending on the arrange of the circuit. First we made a series circuit with two capacitors with different capacitance values, which were connected to a 10V generator of direct current, and then we quantified the voltages in each one of the capacitors for their posterior analysis. Afterwards we made a parallel montage with the same capacitors and in the same way we measured the voltages in each one of them.

Resumen Esta experiencia en el laboratorio se realizo con el principal objetivo de Analizar y observar las diferencias y características de las diferentes maneras de construir un arreglo de capacitores o condensadores, ya sean en un circuito en serie o uno en paralelo. La experiencia también se realizo con el propósito de ver la relación entre las cargas y los voltajes en los condensadores, dependiendo del montaje del circuito. Primero se realizo un montaje de dos capacitores en serie con diferente valor de capacitancia, los cuales estaban conectados a una fuente de 10V de corriente directa, se cuantificaron los voltajes en cada uno de los capacitores para su posterior análisis. Luego se realizo un montaje en paralelo con los mismos capacitores y de igual forma se midieron los voltajes en cada uno de ellos.

Capacitores en Serie Descripción: Sobre un circuito RCL, CI 6512 se conectó un amplificador de potencia a 10V, y se conectaron unos cables conectores dentro del circuito de tal manera que en el circuito se encontraran dos capacitores C1 y C2 en serie, esto quiere decir que estaban seguidos unos a otros, además de estar en serie había un interruptor el cual era para aislar un capacitor con el otro y así medir independiente mente cada capacitor, Como se muestra en el siguiente esquema:

Análisis: Se observó y se registraron datos del caso para condensadores en serie, se tomaron diferencias de potencial en distintos puntos del circuito, en los bornes de este el voltaje marcado fue 9.9429V que es un valor aproximado a 10V que es el suministrado por el amplificador, en el capacitor C1 el cual marco un diferencial de 7.23V y en el capacitor C2 el cual obtuvo un diferencial de 2.199V, si sumamos los voltajes dados por C1 y C2 el voltaje que resulta es muy parecido al Voltaje total que fue el marcado en los bornes del circuito, esto quiere decir que se cumple que Vtotal = VC1 + VC2 +….+ VCn y si esto es así significa que Qtotal = Q1 = Q2 = Qn, entonces Q= V * C, utlizando esta ecuación nos queda que Q1 = 0.00723C y Q2= 0.0072567C Q1 y Q2 son iguales entones se cumple la ecuación.

Capacitores en Paralelo Descripción: Sobre un circuito RCL, CI 6512 se conectó un amplificador de potencia a 10V, y se conectaron unos cables conectores dentro del circuito de tal manera que en el circuito se encontraran dos capacitores C1 y C2 en paralelo. Quiere decir que para cada capacitor pasa una corriente distinta y una diferencia de potencial constante, así como se muestra en el siguiente esquema:

Análisis: Se observó y se registraron datos del caso para condensadores en paralelo, se tomaron diferencias de potencial en distintos puntos del circuito, en los bornes de este el voltaje marcado fue 9.840V que es un valor aproximado a 10V que es el suministrado por el amplificador, en el capacitor C1 el cual marco un diferencial de 2.1V y en el capacitor C2 marco el mismo diferencial de potencial ya que al estar en paralelo tienen que marcar la misma cantidad de voltaje, esto se prueba ya que Vtotal = VC1 = VC2, se tiene otra ecuación la cual nos dice que Qtotal = Q1 + Q2, si Q = C*V entonces Q1 = 0.00021C y Q2= 0.000693C, Q total es la carga de un primer capacitor antes de ser conectado en paralelo el cual es Qtotal= 0.000984, y esto es la suma de las cargas de los capacitores C1 y C2.

Preguntas de análisis 1. Para los capacitores conectados en serie: ¿Qué relación existe entre las cargas de los capacitores cuando el switch se encuentra en la posición B? ¿Qué relación hay entre los voltajes entre los terminales de los capacitores y el voltaje total aplicado? R/ De acuerdo a los datos obtenidos en la experiencia y teniendo en cuenta la formula Q = C*V (despejada de C = Q/V) Para el capacitor 1: Q = (0,0001F)*(7,23V) Q = 0,000723C

Para el capacitor 2: Q = 0,00033F*2,199V Q = 0,00072567C

Se puede observar que además de que las cargas en cada capacitor son iguales, la suma de los voltajes medidos en cada uno de estos es igual al valor del voltaje total que alimentaba el circuito. 2. Para los capacitores conectados en paralelo: ¿Qué relación existe entre las cargas de los capacitores cuando el switch se encuentra en la posición B? ¿Qué relación hay entre la suma de las cargas en los capacitores y la carga inicial en C1? R/ Para el capacitor 1: Para el capacitor 2: Q1 = (0,0001F)*(2,1V) Q2 = (0,00033F)*(2,1V) Q1= 0,00021C Q2= 0,000693C Carga total C1 + C2 = Q1 + Q2 Q total = (0,00021C) + (0,000693C) Q total = 0,000903C

Carga inicial en C1= C1*V Qi = (0,0001F)*(9,840V) Qi = 0,0009840C

Se puede observar que los valores de los voltajes en cada uno de los capacitores el mismo, además, la suma de sus cargas es muy próxima a la carga obtenida inicialmente en capacitor C1. Preguntas problematológicas 1. Para las dos configuraciones serie y paralelo de los capacitores. ¿Se cumple el principio de conservación de la carga? Explique su respuesta. R/ En los dos casos, serie y paralelo, se cumple el principio de conservación de la carga. Esto se puede observar en los datos obtenidos de las cargas en los dos casos. Primero, en serie, se observa que la carga en los dos capacitores es la misma, lo cual quiere decir que no se esta perdiendo carga en estos. Por otro lado, en paralelo la suma de las cargas es la misma que obteníamos cuando solo estaba conectado el capacitor C1. Si analizamos lo que ocurre se podría deducir que la carga total se divide en los dos capacitores pero luego de recorrerlos, estas se vuelven a sumar dando como resultado la carga total inicial obtenida, lo que nos hace concluir que la carga se conserva en los dos casos.

2. Para la configuración de capacitores en paralelo ¿A qué factores se debe la diferencia entre la suma de las cargas finales y la carga total inicial? R/ La diferencia en la carga inicial y la suma de las cargas finales se debe a factores como la perdida de energía por disipación de calor, la cual es mayor en el segundo momento por la presencia de otro capacitor el cual también disipa calor. 3. El electrómetro posee una capacitancia interna de aproximadamente 27 pF. ¿Tiene alguna incidencia este valor en las mediciones realizadas? Explique su respuesta. R/ 27 pico Faradios son 27*10-09F lo cual, si tenemos en cuenta que se están trabajando con valores del orden de 10-6F, no tienen mayor incidencia en los resultados pero aun así contribuye como uno de los factores de error que siempre se encontraran en experimentos de laboratorio y los cuales en su mayoría pueden ser reducidos pero no eliminados del todo.

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Conclusión Las diferencias de potencial en circuitos de condensadores en serie son distintos y las sumas de ellas es el voltaje total suministrado al circuito.

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Las diferencias de potencial en circuitos de condensadores en paralelo son iguales y no necesariamente la suma de ellos tiene que dar el valor del potencial inicial.

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Las corrientes en paralelo se dividen y mientras que en serie la corriente siempre es la misma.

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Las cargas de los capacitores son iguales solamente si los condensadores están conectados en serie.

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Los voltajes de los capacitores son iguales solamente si los condensadores están conectados en paralelo.

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La carga se conserva en circuitos con capacitores tanto en serie como en paralelo