laboratorio elec & magn 2

Carreras de Ingeniera 2do. Ao

III Ciclo

Electricidad y Magnetismo

Informe de Laboratorio N02

CAPACITORES

Integrantes del Grupo:

Minaya Morales, Lessly

Valverde Westreicher, Kiara

Silva Artica, Henry

Rodrguez Arce, Hugo

Seccin: EM-E

Profesor: Rafael Vera P.

Fecha de entrega: 27 de Abril

2015-1

Laboratorio 2: Capacitores

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

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CAPACITORES



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INTRODUCCIN Un condensador o un capacitor es un dispositivo que sirve para almacenar carga

y energa. Est constituido por dos conductores aislados uno de otro, que poseen

cargas iguales y opuestas. Los capacitores tienen mltiples aplicaciones. El

mecanismo de iluminacin flash de las cmaras fotogrficas posee un

condensador que almacena la energa necesaria para proporcionar un destello

sbito de luz. Los capacitores tambin se utilizan para suavizar las pequeas

ondas que surgen cuando la corriente alterna (el tipo de corriente que suministra

un enchufe domstico) se convierte en continua en una fuente de potencia, tal

como la utilizada para cargar la calculadora o la radio cuando las pilas estn bajas

de tensin.

La carga del condensador es nula, ya que en cada placa hay la misma cantidad

de carga. Adems solo la placa de la carga negativa se mueve debido al

movimiento de los electrones. Adems, al estar estas placas cercas el uno al otro

de forma paralela, se forma un campo elctrico paralelo y se almacena

permanentemente.

En el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo

1 faradio la capacidad de un capacitador en el que estas adquieren una carga

elctrica de 1 culombio.

El valor de la capacidad de un capacitador viene definido por la siguiente frmula:

En donde, Q es la carga elctrica de una de las placas y V1 V2 es la distancia

entre las dos placas. Cuando se conecta el capacitador en un circuito, la corriente

empieza a circular por esta. Cuando el capacitador est completamente cargado,

deja de circular energa por el circuito. Una vez que se conecta el capacitador y la

resistencia juntos, la corriente empieza a correr entre ellas y una vez acabada la

corriente, regresa en el sentido contrario.

Carga Descarga

En el presente laboratorio se intentar de desarrollar la carga y descarga de un

capacitor y tambin compararemos su comportamiento con lo terico. Adems

tambin mediremos la capacitancia de distintos capacitores. Y por ltimo, se

calcular el valor terico de la capacitancia en conexiones serie, paralelo y mixtas

para despus compararlo con lo que se obtendr en las mediciones para que se

pueda hallar su error relativo.



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OBJETIVOS

Desarrollar la carga y descarga a un capacitor y

contrastar su comportamiento con lo terico.

Medir la capacitancia a distintos capacitores.

Calcular el valor terico de la capacitancia en

conexiones serie, paralelo y mixtas y compararlo con lo

obtenido en las mediciones, para determinar su error

relativo.



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RESULTADOS DE LABORATORIO

1. RECONOCIMIENTO DE LAS PARTES DE UN MULTMETRO Se identific las partes que componen un multmetro digital, esto se muestra en la siguiente figura:

10A: casquillo de entrada para

medidas de hasta 10A. Sin

proteccin fusible.

Casquillo de entrada

para todas las medidas.

Casquillo de

entrada.

Medidas de tensin.

Casquillo de

entradas para

mediadas de hasta

0,2A.

Interruptor

encendido/apagado.

Display.

Capacitancia

Frecuencia

Continuidad y diodos.

Corriente Alterna

Corriente Directo.

Volteos.

Voltaje Alterna Voltaje Driecto.



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2. CARGA DE UN CAPACITOR

Se realizaron las conexiones del circuito con una tensin V1=30V y una

resistencia R (R = 10 K) se midi los valores para V2 siguiendo el

siguiente circuito.

C1

A

V1 V2V(t)=0-50 V 3300uF 50V

R

Se obtuvo el siguiente cuadro, donde se muestra tambin el error

relativo.

Pto. Tiempo

(s)

Tensin V2

Medida (V)

Tensin V2

Calculada (V)

Error relativo

(%)

1 0 0 0 0

2 10 8.25 7.84 5.22

3 20 14.28 13.63 4.76

4 30 17.76 17.91 0.83

5 40 20.98 21.03 0.23

6 50 22.99 23.40 1.75

7 60 24.59 25.13 2.14

8 70 25.70 26.40 2.65

9 80 26.54 27.34 2.92

10 90 27.28 28.03 2.67

11 100 27.74 28.55 2.83

12 110 28.13 28.92 2.73

13 120 28.44 29.20 2.60

14 130 28.71 29.41 2.38

15 140 28.90 29.56 2.23

16 150 30 29.62 1.07

Cuadro 2 Cuadro de carga de un capacitor



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3. DESCARGA DE UN CAPACITOR Se modificaron las conexiones al circuito anterior como se muestra en la

siguiente figura y se complet el siguiente cuadro para la tensin V2. Para lo

cual primero se carg el capacitor.

A

V23300uF 50V

R

Fig. 3 Circuito de prueba para la descarga de un capacitor.

Pto. Tiempo

(s)

Tensin V2

Medido (V)

Tensin V2

Calculada (V)

Error

relativo

(%)

1 0 30 30 0

2 10 23.61 22.157 6.5

3 20 17.58 16.364 7.4

4 30 12.81 12.086 5.9

5 40 9.56 8.92 7.1

6 50 7.33 6.59 6

7 60 5.41 4.86 7

8 70 4.03 3.59 5

9 80 3.082 2.65 7.3

10 90 2.347 1.96 5.6

11 100 1.842 1.44 6.2

12 110 1.461 1.07 7.4

13 120 1.169 0.79 5

14 130 0.930 0.58 6.1

15 140 0.759 0.43 5

16 150 0.616 0.31 4.9



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Se calcul las tensiones V2 de carga y descarga, gracias a las siguientes

relaciones

Carga: () = (1

) Descarga: () =

Para hallar el clculo del error relativo se us la siguiente frmula:

Calculo del error relativo.

Error relativo % =

100

Vn = Valor nominal (placa)

Vr = Valor real (medido)

Se hall tambin la constante y tensin:

Determinar la constante: =

33

Cul es el valor de la tensin de carga en el tiempo ?

4. ENERGA ALMACENADA EN UN CAPACITOR La energa almacenada entre sus placas cuando se carga un capacitor se determina:

Donde:

C = Capacidad (faradios, F).

U = Tensin (voltios, V).

Wc = Energa almacenada (joule, J).

Cul es el valor de la energa almacenada en el tiempo ?

2() 18.96

() 0.593

2*2

1UCWC



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5. DETERMINACIN DE LA CAPACITANCIA EN UN CAPACITOR

uFCnn = 1, 2, 3

Fig. 4 Medicin de la Capacitancia de un Capacitor con el Capacmetro.

Capacitor C1 (uF) C2 (uF) C3 (uF)

Valor Nominal

(Placa) 100 100 100

Valor Medido 96.3 96.6 96.1

Error relativo % 3.7 3.4 3.9

Cuadro 4: Determinacin del error de medicin de la capacitancia.

6. CONEXIONES DE CAPACITORES A continuacin proceder a medir la capacitancia de capacitores y determinar su error relativo respecto a su valor nominal.

A.- CONEXIONES EN SERIE

Conecte en serie tres capacitores tal como se muestra en la siguiente

figura y determine su capacitancia equivalente.

Considere: C1 = C2 = C3 = 100 uF

uF

C1

C2

C3

Fig. 5 Medicin de la capacitancia de capacitores en conexin serie.



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0

Valor Ceq (uF)

Nominal 33.3

Medido 32.3

Error relativo % 3.09

Cuadro 5: Determinacin del error de medicin de la capacitancia de

capacitores en serie.

B.- CONEXIONES EN PARALELO

Conecte en paralelo tres capacitores tal como se muestra en la siguiente

figura y determine su capacitancia equivalente.

Considere: C1 = C2 = C3 = 100 uF

uFC1 C2 C3

Fig. 6 Medicin de la capacitancia de capacitores en conexin paralelo.

Valor Ceq (uF)

Nominal 300

Medido 289.1

Error Absoluto % 3.63

Cuadro 6: Determinacin del error en la medicin de la capacitancia de

capacitores en paralelo.



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1

C.- CONEXIONES MIXTAS

Conecte capacitores tal como se muestra en la siguiente figura y determine

su capacitancia equivalente.

Considere: C1 = C2 = C3 = 100 uF, C4 = 3300 uF

uF

C1

C2 C3

C4

Fig. 7 Medicin de la capacitancia de capacitores en conexin mixta.

Valor Ceq (uF)

Nominal 65.35

Medido 62.9

Error Absoluto % 3.749

Cuadro 7: Determinacin del error en la medicin de la capacitancia de

capacitores en conexin mixta.

7. VARIACIN DE LA CAPACITANCIA Con el mdulo de placas paralelas y un voltmetro de rango de medicin en

picofaradios como se muestra en la siguiente grfica.



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2

Fig. 8 Conexin del capacitor de placas paralelas.

Mida el rea de las placas (A) y vari la distancia entre placas (d) y mida la

capacitancia en cada tramo.

Seguidamente calcule con la formula la capacitancia para cada tramo y

grafique la curva correspondiente.

,0

d

AC

mmpF /10*85.83

0

Radio: 7.5 cm

Distancia

(mm)

Capacitancia

Medida (pF)

Capacitancia

Calculada (pF)

Error relativo

(%)

1 237 156 7.2

2 143 78.19 6.1

3 94 52.13 2.6

4 69 39.08 0.5

5 41 31.27 0.9

10 12 15.63 1.1

15 4 10.42 1.9

20 1 7.81 6.8

Cuadro 8: Determinacin del error entre medicin y clculo de la

capacitancia variando la distancia entre placas



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3

El error relativo es significativo, ya que se manipulo manualmente las distancias

entre los dos capacitadores

Cap.

237

1

1 20 d

A mayor distancia menor ser la capacidad medida.



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ina1

4

CONCLUSIONES ANLITICAS

Carga de un capacitor

Se logr determinar la carga y descarga a un capacitor y contrastar su comportamiento con lo terico.

Logramos comprobar experimentalmente que la diferencia de potencial es directamente proporcional a la carga en el capacitor V a Q entonces: C = V / Q

Un capacitor cargado es capaz de realizar trabajo, y debe contener energa.

Determinacin de la capacitancia de un capacitor

Logramos medir la capacitancia a distintos capacitores.

Logramos armar un circuito simple que nos permitiera cambiar los capacitores y por lo tanto medir la capacitancia, la cual nos sali 2.812mF con un error relativo de 2.69 % al del terico que es 2.89mF, el error fue a causa de distintos factores como el del voltmetro CA/CC que no es un equipo tan preciso como se espera para obtener decimales ms cercanos al valor terico.

Conexin de capacitores

Pudimos concluir que la capacitancia de capacitores en serie siempre ser menor que la capacitancia en paralelo.

La energa potencial en paralelo > energa potencial en serie.

La capacitancia de un voltaje en paralelo siempre es el mismo.

La carga en una conexin de capacitores siempre es la misma.



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APLICACIONES Usos y Aplicaciones del capacitor En el caso de los filtros de alimentadores de corriente se usan para almacenar la carga, y

moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada.

Tambin son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no

corriente continua. Los condensadores electrolticos pueden tener mucha capacitancia,

permitiendo la construccin de filtros de muy baja frecuencia.

Circuitos temporizadores.

Filtros en circuitos de radio y TV.

Fuentes de alimentacin.

Arranque de motores.

Automviles hbridos

Por la eficiencia en el uso de la energa estos dispositivos son un elemento

prometedor para el desarrollo de medios de transporte que combinen la energa

solar con la proveniente de combustibles fsiles.

De energa solar

En aplicaciones de energa solar es necesario estabilizar la tensin suministrado

por las fotoceldas, por lo que se utilizan supercondensadores de 2400 F

dispuestos en paralelo para estabilizar el suministro de energa elctrica.

Almacenamiento de energa

Uno de los usos ms extendidos de supercondensadores es su uso en sistemas

microelectrnicas, memorias de computadoras y relojes y cmaras de alta

precisin. Su uso permite mantener el funcionamiento de los dispositivos durante

horas e incluso das.

Sistemas de transferencia de energa

Una aplicacin estudiada ampliamente en la actualidad es el uso de

supercondensadores en sistemas UPS unido.

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