GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

subsección: SOLUCIÓN DE PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
para imprimir(pdf)
volver a inicio

DESCARGAS EXPONENCIALES

 

SOLUCIONARIO

 

1) Mida con uno de los multímetros la resistencia R.        R=6,74 kW

 

Se supone que la fuente de alimentación carece de resistencia interna ¿cuál es su fuerza electromotriz?

Con los valores nominales de la capacidad de los condensadores determina la diferencia de potencial entre ellos.

Compara los valores experimentales con los tóricos

 

La diferencia de potencial en la fuente de corriente es: e = 11,16+8,22=19,38 V. Si la fuente carece de resistencia interna ese valor es su fuerza electromotriz. Los condensadores están en serie, por tanto, tienen la misma carga

 

 

 

 

 

 

            Diferencia en C1           

            Diferencia en C2  

 

2)

Tabla I

 

 

t/s

I/microA

t/s

I/A

ln(I/Io)

7,99

1295

0

0,001295

0

9,59

1179

1,6

0,001179

0,09384407

11,48

1073

3,49

0,001073

0,18805223

13,98

910

5,99

0,00091

-,35282137

16,18

810

8,19

0,00081

-,46923173

18,25

721

10,26

0,000721

-,58562684

19,98

642

11,99

0,000642

-,70167767

21,73

585

13,74

0,000585

-,79465413

23,28

533

15,29

0,000533

-,88774455

25,53

465

17,54

0,000465

-,02422857

27,28

424

19,29

0,000424

-,11653252

29,38

378

21,39

0,000378

-,23137178

31,59

330

23,6

0,00033

-,36717332

32,93

308

24,94

0,000308

-,43616619

34,65

282

26,66

0,000282

-1,5243589

36,39

252

28,4

0,000252

-,63683689

38,33

230

30,34

0,00023

-,72818667

41,33

193

33,34

0,000193

-,90357579

43,39

173

35,4

0,000173

-,01297438

46,13

148

38,14

0,000148

-2,1690537

49,39

125

41,4

0,000125

-,33795224

56,39

87

48,4

0,000087

-,70035786

58,73

77

50,74

0,000077

-,82246055

61,13

68

53,14

0,000068

-,94675827

62,99

61

55

0,000061

-,05539211

 

Represente t/s en el eje de abscisas frente a I en el de ordenadas, obtendrá una curva exponencial.

 

 

 

Represente ln (I/Io) frente a t, obtendrá una recta a partir de su pendiente y del valor de R calcule la capacidad del condensador

 

 

Nota .-En la gráfica anterior se ha prescindido de las últimas lecturas de la intensidad, por ser valores muy pequeños y por tanto acompañados de gran error. Este hecho se repetirá en otras gráficas.

 

Calcule en % la diferencia entre el valor encontrado y el valor nominal respecto del medido

 

 

2) Haga lo mismo que en el apartado 1 con el condensador C2.                  

 

t/s

I/microA

t/s

I/A

ln(I/Io)

18,09

706

0

0,000706

0

19,75

649

1,66

0,000649

-,08418252

21,79

596

3,7

0,000596

-,16937457

23,88

547

5,79

0,000547

-,25516644

26,08

503

7,99

0,000503

-,33902507

27,58

470

9,49

0,00047

-,40688254

29,89

424

11,8

0,000424

-,50988178

31,88

390

13,79

0,00039

-0,5934685

34,79

346

16,7

0,000346

-,71317646

36,69

319

18,6

0,000319

-,79442413

39,38

283

21,29

0,000283

-,91416834

43,88

238

25,79

0,000238

-,08734456

47,69

203

29,6

0,000203

-,24640926

52,38

166

34,29

0,000166

-,44762745

58,59

130

40,5

0,00013

-,69208079

63,69

105

45,6

0,000105

-,90565489

68,18

88

50,09

0,000088

-,08227842

71,99

76

53,9

0,000076

-2,2288819

 

 

 

 

 

3) Descargue completamente los dos condensadores.  Vuelva a cargarlos. Ahora va a operar como se ha hecho en los otros apartados, salvo que al conjunto amperímetro y resistencia lo sitúa en los extremos de la asociación de los dos condensadores, de esta manera medirá cómo varía la intensidad de la corriente cuando se descargan ambos condensadores. Confeccione la tabla III. Calcule la capacidad equivalente. Compare este valor con el que resulta de aplicar la ley de asociación de condensadores con los valores de C1 y C2 obtenidos en los apartados 1 y 2.

 

 

 

 

 

t/s

I/microA

I/A

t/s

ln I/io

28,59

1711

0,001711

0

0

30,13

1454

0,001454

1,54

-,16275962

32,13

1187

0,001187

3,54

-,36564888

34,33

932

0,000932

5,74

-,60750046

36,79

733

0,000733

8,2

-,84768757

38,73

601

0,000601

10,14

-,04623834

41,19

475

0,000475

12,6

-,28151847

43,89

361

0,000361

15,3

-,55595532

46,23

298

0,000298

17,64

-,74773979

48,39

237

0,000237

19,8

-,97677313

50,43

197

0,000197

21,84

-,16162955

52,79

157

0,000157

24,2

-,38858747

56,59

113

0,000113

28

-,71744546

60,39

79

0,000079

31,8

-,07538542

62,43

67

0,000067

33,84

-,24014065

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   Los condensadores están asociados en serie

 

 

4) Con los datos del tiempo t/s, e I/A , confeccione  la tabla IV

 

t/s

I/A

(I^2) R t

0

0,001295

0

1,6

0,001179

0,0149902

3,49

0,001073

0,02708225

5,99

0,00091

0,03343255

8,19

0,00081

0,03621711

10,26

0,000721

0,03594825

11,99

0,000642

0,03330804

13,74

0,000585

0,03169264

15,29

0,000533

0,02927668

17,54

0,000465

0,02556203

19,29

0,000424

0,0233735

21,39

0,000378

0,02059939

23,6

0,00033

0,01732207

24,94

0,000308

0,01594622

26,66

0,000282

0,01428954

28,4

0,000252

0,01215568

30,34

0,00023

0,01081761

33,34

0,000193

0,00837028

35,4

0,000173

0,00714094

38,14

0,000148

0,00563072

41,4

0,000125

0,00435994

48,4

0,000087

0,00246913

50,74

0,000077

0,00202764

53,14

0,000068

0,00165615

55

0,000061

0,00137937

 

Represente t/s en el eje de abscisas frente a I2Rt en el de ordenadas, obtendrá una curva con un máximo.

Calcule el valor de t en función de R y C1  para el que ocurre el máximo. Sustituya R y C1 por sus valores numéricos y compare con el máximo de la curva.

 

 

 

 

La relación entre I e Io  es :

 

 

.

                                                         

 

Derivamos la función con respecto a t e igualamos a cero

 

 

 

 

 

5) Compruebe la relación obtenida en el apartado 4 con el condensador C2 y con la asociación de los dos condensadores

 

t/s

I/A

(I^2)R t

0

0,000706

0

1,66

0,000649

0,00471257

3,7

0,000596

0,00885838

5,79

0,000547

0,01167651

7,99

0,000503

0,01362519

9,49

0,00047

0,01412934

11,8

0,000424

0,01429794

13,79

0,00039

0,01413687

16,7

0,000346

0,01347499

18,6

0,000319

0,01275717

21,29

0,000283

0,01149234

25,79

0,000238

0,00984612

29,6

0,000203

0,00822136

34,29

0,000166

0,00636859

40,5

0,00013

0,00461319

45,6

0,000105

0,00338847

50,09

0,000088

0,00261443

53,9

0,000076

0,00209834

 

 

 

Asociación de condensadores

 

t/s

I/A

(I^2) R T

0

0,001711

0

1,54

0,001454

0,02194368

3,54

0,001187

0,03361744

5,74

0,000932

0,03360498

8,2

0,000733

0,02969489

10,14

0,000601

0,02468578

12,6

0,000475

0,01916098

15,3

0,000361

0,01343896

17,64

0,000298

0,01055823

19,8

0,000237

0,00749587

21,84

0,000197

0,00571275

24,2

0,000157

0,00402045

28

0,000113

0,00240977

31,8

0,000079

0,00133765

33,84

0,000067

0,00102386