GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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Circuito de corriente alterna con condensador

Fundamento  

Si en un circuito de corriente continua,  se coloca un condensador descargado se produce una corriente transitoria, la cual dura mientras se carga  el condensador, una vez cargado cesa el paso de corriente. Se dice que un condensador impide el paso de la corriente en un circuito de corriente continua. 

SOLUCIÓN

En un circuito de corriente alterna el condensador permite el paso de la corriente y se comporta como una reactancia capacitiva XC, que depende de la capacidad del condensador y de la frecuencia de la corriente.

          (1)            

                    

En este experimento  se emplea  un circuito de corriente alterna con un condensador. A partir de las medidas, tratamos de comprobar la relación (1) y medir el valor de la capacidad C.

El esquema del circuito corresponde a la fig.1a, con el amperímetro medimos la intensidad eficaz, en miliamperios, que pasa por el condensador, con el osciloscopio, el voltaje pico a pico y la frecuencia de la corriente. La fig.1b es una fotografía del circuito real.

Fig.1a

Fig.1b

Fotografías 

Vemos en la fotografía fig.1b, los instrumentos de medida y los datos se tomarán de la sección “Conjunto de fotografías de diversas medidas”. En esta sección no se representa todo el circuito sino solamente la pantalla del osciloscopio, los dos diales TIME/DIV y VOLTS/DIV y la lectura del amperímetro. De cada una se han de anotar los siguientes valores: 

DY, distancia en centímetros entre el máximo del voltaje positivo y el mínimo negativo, medidos directamente en la pantalla

fV, es el factor de escala para el eje Y. Cada centímetro se corresponde con la lectura del correspondiente dial Volts / Div.

DX, distancia en centímetros medido sobre el eje X y que sirve para determinar el periodo de la corriente alterna. Si en pantalla aparecen varios ciclos completos  se mide la distancia total y se divide por el número de periodos completos.

ft, factor de escala de tiempo. A cada centímetro de ese eje le corresponde el tiempo que indique el dial Time/ Div.

Teniendo en cuenta el ancho que la traza tiene en pantalla, los valores DY y DX deben ir acompañados de la incertidumbre que el lector estime. Los valores de fV y ft se admiten que no tienen errores. Cuando haga los cálculos ha de tener en cuenta los errores de modo que la reactancia  capacitiva y la frecuencia deben ir con  el error correspondiente.

 

La intensidad eficaz se lee directamente en el amperímetro y tiene un error de un digito de la última cifra de la medida.

Deberá tomar datos de las fotografías correspondientes a cada medida y realizar con ellos unos cálculos. Después, llevará a la Tabla 1 los valores de las reactancias capacitivas  y de las frecuencias de cada una de las medidas.

TOMA DE DATOS Y CÁLCULO DE ALGUNAS MAGNITUDES DE LA CORRIENTE Y DEL CIRCUITO

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

  Medida

 

DY =

 

DX =

Vpico a pico

Vpp = DY · fV =

Periodo

 

T =DX · ft =

 

I efz =

 

 

 

     Recoja en la Tabla 1 los valores de las frecuencias y de las reactancias capacitivas.

 

Tabla 1

 

Frecuencia  f/Hz

Reactancia capacitiva

 XC / W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Gráficas

a)  Considere los valores de XC y  f  sin errores. Represente la resistencia (expresada en W ) en el eje de ordenadas y la frecuencia en el eje de abscisas.

b) Represente XC frente  al inverso de la frecuencia. Mida la pendiente de la recta y determine el valor de C. 

b) Represente en la misma gráfica: 1) Los valores mayores del inverso de la frecuencia frente a los menores de la reactancia capacitiva. 2) Los valores mayores del inverso de la frecuencia frente a los mayores de la reactancia capacitiv. 3) Los valores menores del inverso de la frecuencia frente a los mayores de la reactancia capacitiva. 4) Los valores menores del inverso de la frecuencia frente a los menores de la reactancia capacitiva. Obtenga las ecuaciones de cada una de las cuatro rectas,  obligando a todas ellas a pasar por el origen de coordenadas. Tome como valor más probable la media aritmética de las cuatro pendientes y considere como  incertidumbre aquel número que   al sumarlo al valor medio dé el valor más alto y al restarlo el más bajo. Calcule C con su incertidumbre según el criterio de las cuatro rectas.