informe 6 potencia

7/24/2019 Informe 6 Potencia

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2015

I. OBJETIVOS

Experiencia N 6:

POTENCIA ELCTRICA-CONDENSADORES YBOBINAS EN CIRCUITODE

Universidad

NacionalMayor de

Integrantes: Lizonde Peredo, James Machado Pereyra

Rodrigo Jimnez Huaranga Alex Carhuallanui Manriue

!e"in

Lic# Miguel Castillo

La$oratorio de %&sica III: 'lectricidad y


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EXPERIENCIA N 6: P()'*CIA 'L+C)RICA C(*-'*.A-(R'. / 0(0I*A. '*CIRC1I)(-' C#C

Mostrar la potencia elctrica como fnci!n "el #olta$e % "e lacorriente& calclan"o % mi"ien"o la potencia "isipa"a en naresistencia conforme amenta el #olta$e'(emostrar el )olta$e % Corriente "e car*a % "escar*a "e ncon"ensa"or

Mientras +e el campo elctrico aparece en el entorno "e car*as enreposo& el campo ma*ntico est, li*a"o a porta"ores "e car*a enmo#imiento& esto es& a na corriente elctrica % #eremos elcomportamiento "e na -o-ina

II. FUNDAMENTO TERICO

P()'*CIA 'L'C)RICA

.a potencia elctrica es ma%or mientras ma%or sea la tensi!n %

ma%or sea la corriente' Para la

potencia P es #,li"a la relaci!n:

.a ni"a" "e la potencia elctrica reci-e el nom-re "e 2att /& elin*ls +e la "eni!' 1 esla potencia "e na corriente contina"e 1 A con na tensi!n contina "e 1 )' .a potencia a-sor-i"a porna car*a se pe"e me"ir& por tanto& "e manera in"irecta con n#olt3metro % n

amper3metro' 4na me"ici!n "irecta "e potencia sepe"e realiar por me"io "e n "at&metro'

i en la f!rmla anterior& "e acer"o con la le% "e 78m& para lapotencia& se reemplaa latensi!n 1 por el pro"cto I 9 R& se o-tienela ecaci!n:

i en la ecaci!n inicial& por el contrario& se reemplaala corriente I

por el cociente 13R& se o-tiene la

relaci!n

C(*-'*.A-(R'.

.os con"ensa"ores son estrctras en las +e se pe"e almacenarcar*as elctricas en reposo' En s estrctra -,sica& n con"ensa"orconsta "e "os placas met,licas +e representan los electro"os "el

con"ensa"or' Por me"io "el aislamiento "e las car*as se forma na"iferencia "e potencial elctrico /tensi!n 1entre los electro"os' .a


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ima*en si*iente mestra como e$emplo n con"ensa"or "e placas&con la spercie A % la "istancia entre placas d& +e porta la car*a' (e-i"o al aislamiento "e car*as se forma n campo elctricoentre las placas /no representa"o en esta ima*en'

Entre las placas& por lo *eneral& se encentra n material aislante&esto es& el elemento +e se conoce como dielctrico /norepresenta"o en la parte sperior' Entre la car*a % la tensi!n e;istena relaci!n lineal< es #,li"a la si*iente relaci!n

.a ma*nit" C representa la ca4acidad "el con"ensa"or& % see;presa con la ni"a" 5aradio /s3m-olo: =' Mientras ma%or sea lacapaci"a" "e n con"ensa"or& se "e-e aplicar n #olmen ma%or "ecar*a para *enerar na tensi!n "etermina"a entre ss electro"os'An,lo*amente& po"emos tomar como e$emplo na piscina& en "on"ela capaci"a" es la spercie "e s fon"o& la car*a el #olmen "ea*a "e la piscina % la tensi!n la altra "e llena"o: Mientras m,s*ran"e sea la spercie "e la -ase /capaci"a" "e la piscina& senecesitar, m,s a*a /car*a para conse*ir na "etermina"a altra"e llena"o /tensi!n'

.a capaci"a" "e n con"ensa"or se pe"e asmir como constante& %"epen"e >nicamente "e la estrctra *eomtrica % "el "ielctricoemplea"o' Para n con"ensa"or "e placas es #,li"a la si*ienterelaci!n:


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En esta ecaci!n& ?0es la constante elctrica "e campo % posee n#alor "e @'@52910B12A)m& ? res el 3n"ice "ielctrico /carente "eni"a"&Ala spercie "e na placa % dla "istancia entre placas'

i n con"ensa"or se conecta a na tensi!n contina 10a tra#s "e

na resistencia "e car*a R& se car*a "e-i"o a la presencia "e "ic8atensi!n& proceso "rante el cal la tensi!n "el con"ensa"or& "eacer"o con na fnci!n e;ponencial& amenta "e 0 ) 8astaalcanar s #alor nal 40 /100D /cr#a "e car*a "e ncon"ensa"or& #ase la ima*en "e la i+ier"a' i& a continaci!n& se"esconecta el con"ensa"or "e la fente "e tensi!n % se locortocircita& se pro"ce n proceso "e "escar*a in#erso al proceso"e car*a /#ase la ima*en "e la "erec8a'

.as corrientes "e car*a % "e "escar*a %en a+3 en senti"oscontrarios' .a #eloci"a" "e "escar*a "el con"ensa"or "epen"e "e scapaci"a" % "el #alor "e la resistencia R% se caracteria por me"io"e la constante de tiem4o)F R9C' 4na #e +e 8a transcrri"o estetiempo& "rante la car*a& el con"ensa"or 8a alcana"o el 6GD "e s#alor "e tensi!n o -ien& "rante la "escar*a& 8a per"i"o el 6GD "es tensi!n inicial' i el con"ensa"or est, completamente car*a"o&%a no %e nin*na corriente "e car*a< por tanto& n con"ensa"or$louea la corriente continua'

i "esps "el proceso "e car*a "el con"ensa"or se pro"ce na"escone;i!n "e la fente "e tensi!n& sin +e el circito "e corriente

se cortocircite& te!ricamente& el con"ensa"or mantiene to"a s


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car*a %& con ello& s tensi!n por tiempo in"eni"o' Natralmente& enla reali"a"& se pro"ce siempre na cierta ato "escar*a'

e "ispone "e con"ensa"ores para "iferentes nes "e aplicaci!n enna mltiplici"a" "e "iseHos' Entre las m,s importantes formas "e

constrcci!n se centan los con"ensa"ores "e metal % papel& los "eelectrolitos& "e t,ntalo& "e l,minas "e pl,stico % los pe+eHoscon"ensa"ores cer,micos'

PROCESO DE CARGA DEL CONDENSADOR EN ELCIRCUITO DE CORRIENTE CONTINUA

En el e;perimento si*iente se "e-e analiar el proceso "e car*a "en con"ensa"or "e 100 =/cr#a "e la tensi!n "elcon"ensa"or % corriente "ecar*a' Monte el circitoe;perimental representa"o a

continaci!n'.a si*iente *ra ilstra elmonta$e e;perimental:A-ra el instrmento #irtal=ente "e tensi!n contina& %seleccione los a$stes +e se "etallan en la ta-la si*iente' Enprimer l*ar& no conecte el instrmento'


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A-ra el instrmento #irtal 7sciloscopio a tra#s "e la opci!n "emen> Instrmentos J Instrmentos "e me"ici!n J 7sciloscopio& otam-in plsan"o la si*iente ima*en& % seleccione los a$stes +ese "etallan en la ta-la si*iente'

Apli+e a8ora n salto "e tensi!n al con"ensa"or& conectan"o lafente "e tensi!n contina por me"io "e la tecla P7ER'

EPERI!ENTAL:

200

5 )

200ms

CANA. A

CANA. K


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CUESTIONARIO

".- #C$%& e' &a (ra)ec(*ria +e &a c$r,a +e &a (en'in+e& c*n+en'a+*r +e'p$' +e /$e 'e c*nec(a &a(en'in c*n(in$a0A6 .alta inmediatamente a un "alor de a4roximadamente 78 9 y semantiene en este "alor#06 Asciende linealmente hasta alcanzar un "alor a4roximado de 78 9y se mantiene en este "alor#C6 Asciende ex4onencialmente hasta alcanzar un "alor a4roximadode 78 9 y se mantiene en este "alor#

-6 Asciende ex4onencialmente hasta alcanzar un "alor a4roximadode 78 9 y, a continuacin, "uel"e a descender a 891.- #C$%& e' &a (ra)ec(*ria +e &a c$r,a +e c*rrien(e+e car2a +e'p$' +e /$e 'e c*nec(a &a (en'inc*n(in$a0A6 -urante todo el 4roceso de carga se mantiene constante#06 'n 4rimer lugar, salta a un "alor m;ximo y luego desciendelinealmente hasta llegar a cero#C6 Asciende ex4onencialmente de cero a un "alor m;ximo#-6 'n 4rimer lugar, salta a un "alor m;ximo y, a continuacin,

desciende ex4onencialmente hasta llegar a cero#3.- #4$ reaccin *ca'i*nar5a $na +i'in$cin +e &are'i'(encia +e car2a R"3 en e& ,a&*r %xi* +e &ac*rrien(e +e car2a0A6 *inguna#06 La corriente de carga disminuir&a#C6 La corriente de carga ascender&a#.e4are el condensador de la tensin de alimentacin retirando elca$le del cla"i y o$ser"e la tensin del condensador duranteun tiem4o 4rolongado#

7.- #4$ '$ce+e c*n &a (en'in +e& c*n+en'a+*r0A6 Permanece constante#06 Aumenta#C6 -esciende 4aulatinamente hasta llegar a 8 9#-6 Primeramente asciende y luego desciende hasta 8 9#8.- #C* 'e p$e+e exp&icar e'(a reaccin0A6 'l condensador, una "ez ue se ha retirado la tensin dealimentacin, re4resenta unaresistencia hmica#A6 'l condensador se descarga a tra"s de la resistencia interna de

la medicin#


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06 'l condensador mantiene su tensin 4uesto ue la carga no4uede salir al exterior#

9uel"a a conectar la 5uente de tensin continua 4ara "ol"er a cargarel condensador# Para analizar la in?uencia de la resistencia de

entrada necesaria 4ara la medicin @A*AL( I*6, se4are ahora laconexin con el cla"i


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En esta ecaci!n&D0 es la constante ma*ntica "e campo& Dr la

permea-ili"a" relati#a "el n>cleo "e la -o-ina& * el n>mero "eespiras& lla lon*it" "e la -o-ina %As secci!n trans#ersal /#asela ima*en si*iente'

.a ni"a" "e la in"ctancia es el henrio/s3m-olo L& 1 L F 1 )sA'4na -o-ina tiene na in"ctancia i*al a 1 L si "rante lamo"icaci!n niforme "e la corriente +e %e por ella en 1 A porse*n"o& se in"ce na tensi!n "e atoin"cci!n i*al a 1 )'

C*nexin ) +e'c*nexin +e $na 9*9ina

i na -o-ina se encentra en n circito "e corriente contina& lacorriente +e %e por ella es constante B toman"o en centa& enprimer l*ar& el proceso "e cone;i!n B "e manera +e no se *eneranin*na tensi!n "e atoin"cci!n' .a -o-ina act>a& por tanto& eneste caso& como na resistencia !8mica& c%o #alor "e resistencia/por lo *eneral m% pe+eHo& reslta "el #alor "e resistenciaespec3co "el material "e la -o-ina al i*al +e "e la lon*it" %secci!n trans#ersal "el alam-re'

Can"o se conecta na -o-ina& en primer l*ar& se forma s campoma*ntico< "e-i"o a las mo"icaciones resltantes "el $o& se creana tensi!n "e atoin"cci!n +e act>a opestamente a la tensi!naplica"a' (e esta manera no ascien"e la intensi"a" "e corrientea-rptamente en el circito elctrico /como ocrrir3a con na car*aresisti#a& sino +e la corriente ascien"e palatinamente 8astaalcanar n "etermina"o #alor nal' i se "esconecta la -o-ina&tiene l*ar n proceso in#erso: Al "ilirse el campo ma*ntico seori*ina na tensi!n "e atoin"cci!n& +e tiene el mismo senti"o+e la tensi!n +e se aplica-a anteriormente& % +e en las -o-inascon fertes campos ma*nticos pe"e a"optar #alores m,s

ele#a"os' .a tensi!n "e atoin"cci!n& en principio& mantiene el $o"e corriente +e atra#iesa la -o-ina& "e manera +e la corriente no


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#ar3a a-rptamente sino +e "escien"e palatinamente 8asta lle*ara cero'

.a si*iente ima*en ilstra los procesos +e se pro"cen "rante la"escone;i!n' En esta"o "e cone;i!n /ima*en "e la i+ier"a la

corriente Icircla a tra#s "e la -o-ina L' i se a-re el circito "ecorriente /ima*en "e la "erec8a ocrre entonces lo si*iente:(e-i"o a la ener*3a "el campo ma*ntico forma"o& la -o-inamantiene al principio la corriente' (a"o +e esta %a no pe"e ir atra#s "e la fente "e tensi!n& circla& tal como se representa en laima*en& a tra#s "e la resistencia R.paralela a la -o-ina' .a ener*3a"el campo ma*ntico se con#ierte a+3 en ener*3a trmica& por lo+e la corriente "esaparece a-rptamente' Este proceso se realia&al i*al +e en el con"ensa"or& "e forma elctrica& pero& en estecaso& la constante "e tiempo #iene "a"a por el cociente resltante"e la in"ctancia % la resistencia !8mica'

i no se "ispone "e na resistencia R.& se ori*ina na cresta "etensi!n m% ele#a"a +e pe"e con"cir f,cilmente a la "estrcci!n"e componentes sensi-les /por e$emplo& circitos inte*ra"os "e ncircito' Por esta ra!n& en la pr,ctica& las in"ctancias se conectan&la ma%or3a "e las #eces& a "io"os "e #3a li-re& los calescortocircitan esta tensi!n en la -o-ina %& "e esta manera& seencar*an "e +e la ener*3a misma "e la -o-ina se con#ierta enener*3a trmica'

E)#eri"en!o, -a oina en el circi!o decorrien!e con!ina

En el e;perimento si*iente se analiar, el proceso "e "escone;i!n"e na -o-ina' Para ello& en primer l*ar& se car*ar, la -o-ina conna tensi!n contina "e 5 ) %& a continaci!n& se a-rir, el circito "ecorriente por me"io "e n rel'Monte el circito e;perimental +e se representa a continaci!n enla tar$eta "e e;perimentaci!n 720GB6A: A+3 se "e-e ca-lear el

rel 1 "e manera +e el cla#i$ero X@ "e la tar$eta "e


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e;perimentaci!n& en esta"o "e reposo& se encentre conecta"o alrel con la sali"a /ANA.7 74 "e la interfa'.a si*iente animaci!n ilstra el monta$e e;perimental:A-ra el instrmento #irtal =ente "e tensi!n contina&% seleccionelos a$stes +e se "etallan en la ta-la si*iente' Encien"a a

continaci!n el instrmento por me"io "e la tecla P7ER'A-ra el instrmento #irtal 7sciloscopio& % seleccione los a$stes +ese "etallan en la ta-la si*iente'

A-ra el panel "e rels por me"io "e la opci!n "e men> InstrmentosJ Rel o plsan"o la ima*en +e se encentra a continaci!n'

Cortocircite -re#emente elrel 1 "el panel para"esconectar la -o-ina "e laalimentaci!n "e tensi!n'

Arrastre con el rat!n eloscilo*rama o-teni"o en lasi*iente #entana& % #el#a aconectar el rel en la posici!ninicial'

EPERI!ENTAL:

10s


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CUESTIONARIO

/.0 1C+l es la !rayec!oria de la crva de !ensi2n enla resis!encia de descar(a R34A alta a n ele#a"o #alor positi#o % "escien"e a continaci!nlentamente acerc,n"ose a 0 )K alta a n ele#a"o #alor ne*ati#o % "escien"e a continaci!nlentamente acerc,n"ose a 0 )'C alta inme"iatamente a 0 ) Permanece constante

Ahora, reem4lace la resistencia de descarga:RE F G88 4or la resistencia R> F 7G88 y re4ita el ex4erimento#

3.0 1C2"o var5a la crva de !ensi2n4A No #ar3a en lo a-solto'K .a tensi!n "escien"e a8ora r,pi"amente % el pico ne*ati#omestra na li*era pronnciaci!n'C .a tensi!n "escien"e a8ora r,pi"amente % el pico ne*ati#o

mestra na pronnciaci!n marca"a'( .a tensi!n "escien"e a8ora lentamente % el pico ne*ati#omestra na li*era pronnciaci!n'E .a tensi!n "escien"e a8ora lentamente % el pico ne*ati#omestra na pronnciaci!n marca"a'= .a tensi!n permanece constante'

SU6ERENCIAS

Antes "e comenar s e;perimento "e-e re#isar +e ten*ato"os ss materiales'

Can"o tome las me"i"as "el #olt3metro "e-e tener en centala escala a la +e tra-a$a'


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)ericar el -en fncionamiento "e lo conectores Mantener la calma ante cal+ier falla en el e;perimento' Cal+ier interro*ante ser, "a"a al "ocente encar*a"o' ener na *3a para el so "e los instrmentos #irtales' El tiempo "e la pr,ctica "e-er3a realiarse en n tiempo ma%or

a "os 8oras para +e sea me$or enten"i"a' Al terminar s e;perimento "e$e s mesa "e tra-a$o limpia %

or"ena"a'

CONC-USIONES

.a potencia elctrica pe"e ser e;presa"a como na fnci!n

"epen"iente en forma "irecta "e la "iferencia "e potencialaplica"a a n elemento& as3 como "e la resisti#i"a" "e "ic8o

elemento' .a potencia elctrica pe"e ser e;presa"a como na fnci!n

"epen"iente en forma "irecta "e la "iferencia "e potencialaplica"a a n elemento& as3 como "e la resisti#i"a" "e "ic8oelemento'

BIB-IO6RAFIA

=3sica para ciencias e in*enier3a con f3sica mo"erna& #olmen

2& ptima e"ici!n' Manal "e la-oratorio "e f3sica III'

informe 6 potencia

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