Determinación Del Tiempo De Vida Media En Un Condensador.docx

DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE VIDA MEDIA EN UN CONDENSADOR. RESUMEN. El laboratorio realizado por el subgrupo 2 del grupo B2A de Física II, el día diecinueve de enero del año 2017, en las instalaciones de la UIS, con ayuda del equipo del laboratorio y el profesor Abelardo Rueda, consistió en realizar dos experimentos con el fin de determinar, el tiempo de vida media de un condensador y la variación de la resistencia externa del circuito con respecto al tiempo. Como resultado a esta investigación, se ha desarrollado este informe, donde se presentan los resultados de carga y descarga del condensador con respecto al tiempo, y la variación de la resistencia externa en un tiempo determinado. Además, las conclusiones finales de la investigación y recomendaciones para próximas prácticas. INTRODUCCIÓN. El objetivo de este proyecto de investigación es entender cómo se comporta la corriente eléctrica en un condensador en diferentes intervalos de tiempo, durante los procesos de carga y descarga. Además, el objetivo consecuente es determinar el tiempo de vida media del condensador. Un condensador es un elemento empleado para almacenar temporalmente carga eléctrica. Está formado por dos conductores (por lo general metálicas) separados entre sí por un material dieléctrico. Cuando aplicamos una diferencia de potencial ∆v entre ambos un conductor adquiere una carga +Q y el otro -Q de modo que, Q=C*∆V donde C es la capacidad del condensador. Esta última representa la carga eléctrica que es capaz de almacenar el condensador por unidad de voltaje y se mide en faradios (1 Faradio = 1 Culomb / 1 Volt). Teniendo presente que el condensador es un elemento empleado para el almacenamiento temporal de la carga eléctrica, se puede entablar una relación entre el tiempo de descarga el cual es consecuente de la cantidad de almacenamiento del condensador. Por medio del conocimiento de diferencia de potencial suministrado al condensador, la resistencia total del sistema y la capacidad de almacenamiento del condensador, se puede decir que el tiempo de descarga del condensador depende de la cantidad de voltaje suministrado al cargar el condensador y además, que el tiempo que demora el condensador en descargarse depende de la resistencia total que se ha colocado al sistema. Por lo tanto, al observar la relación existente entre la diferencia de potencial, el tiempo de descarga y la resistencia total del circuito, se puede determinar que el tiempo de descarga es dependiente de la cantidad de diferencia de potencial que almacene el condensador, pero también del valor de la resistencia total que se ha implantado en el circuito. El valor de la diferencia de potencial suministrado al condensador, y la resistencia externa del circuito son componentes independientes en el sistema, sin embargo, son las principales variables para determinar el tiempo de vida media de un condensador.

METODOLOGÍA Para determinar experimentalmente el tiempo de vida media de un condensador, el grupo de investigación utilizo varios materiales suministrados por el profesor a cargo del laboratorio. Los materiales utilizados son los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Decada resistiva. Condensadores. Fuente DC variable. Voltímetro análogo. Cables de Conexión Cronómetros.

Como ya se ha descrito anteriormente, el objetivo del laboratorio es determinar el tiempo de vida media de un condensador; para ello, el grupo de investigación llevo a cabo dos experimentos dentro del laboratorio, utilizando para cada uno de ellos, los materiales nombrados anteriormente. 1. El objetivo del primer experimento es determinar la relación existente entre la diferencia de potencial suministrado al condensador en el momento de la carga y la perdida de esta diferencia de potencial cuando el condensador se descarga. En primer lugar, el condensador de placas paralelas se cargó mediante la Fuente DC variable, teniendo en cuenta la polarización del condensador a la hora de la conexión con la fuente DC, (positivo con positivo y negativo con negativo); una conexión invertida entre el condensador y la Fuente DC genera la explosión del condensador. Cuando el condensador es cargado totalmente la diferencia de potencial o corriente deja de circular por el circuito. En segundo lugar, se debe conocer el valor de la resistencia interna del voltímetro mediante el uso de un multímetro en función de ohmios puesto que la resistencia total del circuito a plantear es la suma entre la resistencia interna del voltímetro y la resistencia externa o década. Para este primer experimento el valor de la resistencia externa es el mismo al valor de la resistencia interna, por lo tanto, la resistencia total es dos veces la resistencia interna del voltímetro. Ahora bien, cuando se conoce la resistencia total del sistema y se estable una diferencia de potencial estable en la Fuente DC, se prosigue a conectar el circuito. La resistencia externa o década se conecta en serie con el voltímetro y en paralelo con el condensador, el cual ya se encuentra conectado a la Fuente DC desde el primer paso del experimento. El voltímetro indica el valor de la diferencia de potencial al cual está cargado el condensador antes de comenzar con la descarga. Cuando se conoce este valor por medio del voltímetro, se desconecta el condensador de la Fuente DC para continuar con el proceso de descarga. En ese instante, cuando se desconecta el condensador de la fuente, se inician los cronómetros para el reconocimiento del tiempo de descarga. En este caso se realizaron ocho variaciones del voltaje y se tomaron los valores de dos tiempos para cada variación del voltaje y por último se determinó el valor del tiempo medio. 2. El principal objetivo de la segunda parte de la investigación o del segundo experimento, es conocer la relación existente entre la variación de la resistencia del circuito y el tiempo. Para ello, se hace uso del mismo circuito descrito en el primer experimento, pero con la diferencia que la resistencia externa y por ende la resistencia total se han de variar, para

conocer el tiempo de vida media del condensador, cuando la resistencia pertinente al circuito se modifica. Al aumentar la resistencia total del sistema, en el proceso de carga del condensador, el valor de la diferencia de potencial no alcanza el máximo valor adquirido en el primer experimento; al conocer el valor de diferencia de potencial de carga, se desconecta el condensador de la Fuente DC para el proceso de descarga, pero para este caso, se medirá el tiempo que demora en descargarse el condensador hasta la mitad de su carga total. Por lo tanto, se variarán varias veces el valor de la resistencia total, y se medirá el tiempo de descarga para conocer la relación entre la resistencia total y el tiempo y por consecuencia para la determinación del tiempo de vida media del condensador. Para el segundo experimento, se varió la resistencia total siete veces y para cada variación de la resistencia se cronometraron dos tiempos, y por ende el valor de medio para cada par de tiempos.