Adios al barrio
Adios al barrio gy mcmermal gexa6pR 02, 2010 17 pagos UNIVERSIDAD RICARDO PALMA FACULTAD CIENCIAS BIOLOGICAS FISICA LABORATORIO INFORME N07: ENERGIA POTENCIAL ELECTRICA EN UN CONDENSADOR ALUMNOS: Katherine Natividad Hilares Melissa Malpartida Orizano Abel Ramírez Alvarez PROFESOR: Iván R. Ramírez J. 2010- II Fecha: 24/10/1 0 PACE 1 ori? to View nut*ge ENERGÍA POTENCIAL ELÉCTRICA OBJETIVOS 1 . Determinar la energía potencial almacenada en un condensador electrolítlco. 2. Aprender a manejar un multitester. . Reconocer las tensiones continuas y alternas mediante el multitester. TEORÍA Condensador Dispositivo que almacena carga eléctrica. En su forma más circuitos de corriente alterna. Esta propiedad los convierte en dispositivos muy útiles cuando debe impedirse que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico. Los condensadores de capacidad fija y capacidad variable se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos.
Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes condensadores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia. Los condensadores se fabrican en gran variedad de formas. El aire, la mica, la cerámica, el papel, el aceite y el vacío se usan como dieléctricos, según la utilidad que se pretenda dar al dispositivo. Energía almacenada en un condensador Para cargar un condensador se debe trasladar carga negativa desde una de sus placas hacia la otra.
Lo anterior implica la realización de un trabajo por parte del agente externo que realiza el traslado, generalmente este trabajo lo hace una batería. El trabajo realizado por dicha batería se acumula en el condensador en forma de energía potencial eléctrica, un condensador cuya apacidad es C presenta una carga Q, y una diferencia de potencial V entre sus placa. Q=CU La energía potencial eléctrica se define como el trabajo que se debe realizar sobre una carga Q para acumular o trasladar cargas de un lugar a otro. Joule/coul] El trabajo eléctrico que es otra forma de expresar la ecuación básica de la definición de trabajo se define es otra forma de expresar la ecuación básica de la definición de trabajo se define o escribe de la siguiente manera: Reemplazando (1 ) en (2) y realizando la integración obtendremos una de las formas de la de la expresión de la energía almacenada n el condensador. [JoulS] Utilidad de los condensadores Los condensadores se utilizan en una variedad muy amplia de circuitos eléctricos.
Por ejemplo: * Para sintonizar las frecuencias de receptores de radio. Como filtros en sumnistros de energ(a eléctrica. * En los computadores se usan condensadores de baja energía como conmutadores de encendido y apagado. * La unidad de flash de una cámara fotográfica tiene un condensador que almacena lentamente una gran cantidad de energía y luego la libera rápidamente al emitir el destello. * Para eliminar chispas en los sistemas de encendido de automóviles. Como dispositivos de almacenamiento de energía, para láseres de laboratorios de investigaclón.
IJno de los primeros condensadores que se construyeron es el condensador cilíndrico conocido como botella de Leyden; se trata de un recipiente cilíndrico de vidrio cuyas superficies (interna y externa) están recubiertas de hojas de estaño. Una botella de Leyden almacena una carga eléctrica que puede liberarse, o descargarse, mediante la varilla de descarga (izquierda). Un condensador o capacitor es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos rmaduras metálicas paralelas (generalmente de en forma de campo eléctrico.
Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico y aisladas eléctricamente una de la otra. CONDENSADORES EN SERIE I En los circuitos eléctricos en general se colocan más de un condensador, y esto da lugar a distinto tipo de agrupamiento, cuando para pasar del punto a al d (ver la figura) es necesario seguir la trayectoria abcd, se dice que los condensadores están en serie. (Colocados uno a continuación del otro).
I Sabemos que Vl+V2+V3 = Vtotal cuando se encuentran en serie, s decr la diferencia de potencial entre los extremos (ab), es igual a la suma de las diferencias de potencial de cada uno de los condensadores. Como y todas las armaduras tienen la misma carga entonces como entoncesy las demás diferencias de potencial tendrán expresión similar por lo tanto por lo que resulta la capacidad total comoCuando existen tan sólo dos condensadores la fórmula puede quedar expresada de la siguiente manera:La capacidad resultante en todos los casos de condensadores en serie es un valor menor que la menor de las capacidades se encuentran en la serie.
CONDENSADORES EN PARALELO Los condensadores se encuentran conectados en paralelo cuando para ir del punto a al b existen tantos caminos como condensadores. En este caso son iguales todas las diferencias de potencial entre los condensadores y el condensador equivalente por lo tanto:Pero la carga del condensador equivalente será igual a la suma de las cargas de los condensadores en pa carga del condensador equivalente será igual a la suma de las cargas de los condensadores en paralelo por lo que:por lo que ysimplificando el valor de V en todos los sumandos queda que: MATERIALES * Un multímetro * Una fuente de corriente continua max.
IOV dc Dos condensadores electrolíticos de 2200 mF a 15 voltios * Cables y cocodrilos de conexión ‘k Chasis de conexiones PROCEDIMIENTO 1 . Reconocemos las diferentes escalas de medición del multimetro. La escala de medición en el multímetro debe ser más grande que el valor de la medición que se va a hacer. En caso de no conocer el valor de la medición, se debe seleccionar la escala más grande del multímetro y a partir de ella se va reduciendo hasta tener una escala adecuada para hacer la medición. 2. Reconocemos los distintos tipos de medición que se puedan hacer. Para medir corriente eléctrica se debe conectar el multímetro n serie con el circuito o los elementos del circuito en donde se quiere hacer la medición. para medir voltaje el multímetro se conecta en paralelo con el circuito o los elementos en donde se quiere hacer la medición. ‘k para medir la resistencia eléctrica el multímetro también se conecta en paralelo con la resistencia que se va a medir. 3. Posesionamos la llave medición de tensión o Movemos la llave selectora que sirve para elegir del modo de medida.
En este caso, para medir la tensión eléctrica, la unidad de medida es el Voltio (V). 4. Conectamos la fuente de tensión continua a la toma corriente e la tensión industrial. 5. Encendemos la fuente de tensión continua y realizamos la medición del voltaje de salida, (prendemos y apagamos la fuente rápidamente) Para lo cual la llave del multímetro debe colocarse en la escala más alta (porque no sabe que tensión le puede dar) y luego vaya pasando a las escalas de menores valores hasta que permita hacer una lectura del voltaje. 5.
Nos aseguramos de descar el condensador (haciendo corto circuito entre las bananas macho y bananas hembras) y Cargamos un condensador con la fuente que no debe pasar de 10 V, respetando la polaridad tanto de la fuente como del condensador + con +) y con -) 7. Medimos la diferencia de potenciales en el condensador que acaba de cargar y determine el trabajo realizado, o la energía potencial almacenada. La cual fue realizada con los condensadores Cl y C2 8. Calculamos la cantidad de cargas condensadas o acumuladas en el condensador * Medimos el primer condensador Cl: cl-g. 5 V C=2200 pf -capacidad eléctrica AV=9. 55V Diferencia de voltaje I 106 uf * Hallamos la carga: AQ=c . AV (C) AQ=2200 gfx 9. 55 V 22 x 102 x 10-6 x 10-4=0. 021 c * Calculamos la energía potencial: We- 12. C. AV2 (J) 0. 5 x (2. 2 x 103x 10-6) x (g. 0. 5 x(2. 2x 103x 10-6) x (9. 55)2 . 1 106ergios * Hallamos la carga del electrón: 1 Joule= 107 1 ev=l. sx 10-19J e- 1. 6XIO-19 0. 021 c ¿e nexo. 021 Cl . 6X 10-19C = 0. 013x 1019 1,3×1017 e * Medimos el segundo condensador C2: C2=9. 59 v Hallamos la carga: AQ=c . ?v (c) AQ=2200 pfx 9. 59 V 22 x 102 x 10-6 x x 10-4=0. 021 C 12. C. AV2 0) 0. 5 x (2. 2 x 103x 10-6) x (9. 55)2 1,6×10-19 lexO. 021 Cl. 6x 10-19C- 0. 013x 1019= 13x 1017 e g. Cargue los dos condensadores En un sistema de condensadores hay uniones en paralelo y uniones en serle: * UNIÓN EN PARALELO: Cl -9,64 v C2 – 9. 52 v Q1-c . AV (Cl) Q1=2200 uf x 9. 64 V Q1=c (Cl) Q1-2200 gfx 4. 70 V 2 x 102 x 10-6 x x 10-4=0. 10 C Q2=c . AV (C2) Q2=2200 pfx 4. 63 V QT- Q1-Q2 QT=O. IOC Energía Total del Sistema: 0. 5 2. 2 x 10-34. 702= 0. 24 J 0. 5 2. 2 x 10-34. 632- – 0. 023] WT=O. 047 J 9. 33 1 ceq- ICI+ 1C2 ceq= Cl. C2C1 12 -ceq . 0. 047=0. 5. ceq 9. 332 ceq=o. 001 f- ceq=1000 uf 1×103 ceq= 4. 70 x 4. 634. 70+4. 63= 2. 332 V Cuando la capacitancia se expresa en Faradais, el voltaje en voltios y la carga Q en Coulombs, la energía potencial estará expresada en Joules. 10. Descargue los condensadores, cargue una con la fuente, y con este cargado cargue el condensador descargado y haga el balance de energía. a. Descargamos los condensadores Cl y C2 b.
Cargamos el condens carga la pasamos al condensador C2, conectan energía, como son las ecuaciones para la unión de condensadores De acuerdo con el postulado de la física, «la energía ni se crea ni se destruye, se transforma», en el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. Capacitores en Serie. Figura 5. Capacitores conectados en serie, (a) sin carga eléctrica, (b) con carga eléctrica.
Si inicialmente los capacitores tienen una carga eléctrica nula en cada placa, la carga encerrada por la superficie como se muestra en la figura 5a es nula. Cuando en los capacitores se tienen diferencias de potencial DVI y C]V2, respectivamente, se acumulan cargas eléctricas positivas y negativas en cada capacitor, como se indica en la figura 5. b. Entonces las cargas encerradas por la superficie son -Q1 y +Q2, y su suma debe de ser igual a la carga inicial porque no hay un paso de cargas a través de la superficie, ocurriendo solo una distribución de cargas dentro de la superficie.
En otras palabras, se tiene: Las cargas almacenadas en los dos capacitores son iguales a la que entrega la fuente Q -Q1 = Q2 ‘k La diferencia potencial que entrega la fuente se reparte entre todos los capacitadores: La suma de las diferencias es igual a la diferencia total CV, una capacitancia C, entonces si es sometido a la misma diferencia de potencial DV, logra almacenar la misma cantidad de carga. Como la carga es la misma, entonces queda que el reciproco de la capacitancia equivalente es: De donde se tiene: Capacitores en Paralelo. Figura 6. Capacitores conectados en paralelo, (a) sin carga eléctrica, (b) con carga eléctrica. da placa, la carga encerrada por la superficie SC que contiene a las placas superiores de los capacitores, como se muestra en la figura 6. a, es nula. Cuando en los capacitores se depositan cargas eléctricas Q1 y Q2, respectivamente, La diferencia de potencial en los dos capacitores es igual DVI = Porque las placas superiores son equipotenciales, lo mismo que las inferiores. Entonces las cargas encerradas por la superficie SC son +QI y +Q2, como se Indica en la figura 5. 5, y su suma debe de ser igual a la carga eléctrica en el capacitor equivalente En otras palabras, se tiene: Sustituyendo las expresio encia de potencial en
