GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

subsección: SOLUCIÓN DE PRÁCTICAS DE FÍSICA
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Carga de un condensador con dos resistencias

 

 

SOLUCIÓN

 

1.-Utilice el multímetro como óhmetro y mida las resistencias R1y R2

                                                                                                                                                                               

                                      R1 = 97,8 kW                          R2= 217 kW  

                                                          

                                                     

2.-Monte un circuito semejante al de la figura 1a. Se pone en funcionamiento el cronómetro y al mismo tiempo se cierra el circuito. Se toman medidas de diez en diez segundos y se registran los datos en una tabla como la Tabla I. Se toman medidas hasta que la lectura del voltímetro sea constante o casi constante.

        Tabla I

 

tiempo/s

Voltaje /V

0

0

10

0,22

20

0,38

30

0,52

40

0,65

50

0,75

60

0,84

70

0,91

80

0,98

90

1,03

100

1,08

110

1,12

120

1,15

130

1,18

140

1,2

150

1,23

160

1,24

170

1,26

180

1,27

190

1,28

200

1,29

210

1,3

220

1,31

230

1,32

240

1,32

250

1,33

260

1,33

270

1,33

280

1,34

 

Estos son los datos experimentales cuando el montaje del experimento se corresponde con la figura 1a

.

 

 

4) Opere de la misma manera que lo hizo en el apartado 2. Los resultados los recoge en una tabla como la tabla II.

 

Tabla II

 

 

tiempo/s

Voltaje

0

0

10

0,56

20

0,92

30

1,23

40

1,48

50

1,71

60

1,9

70

2,07

80

2,2

90

2,32

100

2,42

110

2,5

120

2,57

130

2,63

140

2,69

150

2,74

160

2,78

170

2,81

180

2,84

190

2,86

200

2,88

210

2,9

220

2,92

230

2,93

240

2,94

250

2,95

260

2,96

270

2,97

280

2,97

290

2,98

300

2,98

310

2,99

320

2,99

Estos son los datos experimentales cuando el montaje del experimento se corresponde con la figura 1b

.

 

Tratamiento de los datos

 

5.- Represente en una gráfica los valores experimentales de la tabla I, colocando el tiempo en el eje de abscisas y el voltaje en el eje de coordenadas. La gráfica obtenida es la gráfica 1 experimental.

 

 

 

 

6.- Represente en una gráfica los valores experimentales de la tabla II, colocando el tiempo en el eje de abscisas y el voltaje en el eje de coordenadas. .La grafica obtenida es la grafica 2 experimental

 

 

 

l

7.-Haga una sola gráfica con los valores de las tablas I y II. A la vista de ella razone en qué se parecen y en qué se diferencian

 

 

Los procesos de carga del condensador son semejantes. El voltaje crece con el tiempo hasta alcanzar un valor límite. La diferencia es que ese valor límite es diferente en el caso de la figura 1a el valor límite o máximo es 1,34 V y en el caso de la figura 1b es 3,0 Voltios.  Estos dos valores se utilizan a continuación.

 

9.- Utilice la ecuación (1) con el dato de VM obtenidos de la gráfica 1. Construya la tabla III

                     l   (1)                                  VM=1,34 V

Tabla III

 

 

tiempo/s

Voltaje /V

ln

0

0

0

10

0,22

0,17934093

20

0,38

0,33349161

30

0,52

0,49112055

40

0,65

0,6637333

50

0,75

0,82030236

60

0,84

0,98581679

70

0,91

1,13663968

80

0,98

1,31432086

90

1,03

1,4638526

100

1,08

1,63974326

110

1,12

1,80679735

120

1,15

1,95340082

130

1,18

2,12525108

140

1,2

2,25878247

150

1,23

2,49994453

160

1,24

2,59525471

170

1,26

2,81839826

180

1,27

2,95192965

190

1,28

3,10608033

200

1,29

3,28840189

210

1,3

3,51154544

220

1,31

3,79922751

230

1,32

4,20469262

240

1,32

4,20469262

250

1,33

4,8978398

260

1,33

4,8978398

270

1,33

4,8978398

280

1,34

 

 

Represente en el eje de abscisas el tiempo y en el de ordenadas el logaritmo neperiano. Utilice solamente los primeros valores que se ajusten a una línea recta.  A partir de esa  recta calcule el valor de R

 

 

 

 

 

R caso gráfica 1=  61,7 kW

 

 

10.- Utilice la ecuación (1) con el dato de VM obtenidos de la gráfica 2. Construya la tabla IV

                                      (1)                     VM= 3,00  V

 

Tabla IV

 

 

tiempo/s

Voltaje

ln

0

0

0

10

0,56

0,20661425

20

0,92

0,36624439

30

1,23

0,52763274

40

1,48

0,67990195

50

1,71

0,84397007

60

1,9

1,00330211

70

2,07

1,17118298

80

2,2

1,32175584

90

2,32

1,48427477

100

2,42

1,64333946

110

2,5

1,79175947

120

2,57

1,94258236

130

2,63

2,09286456

140

2,69

2,26979527

150

2,74

2,44568594

160

2,78

2,61274002

170

2,81

2,7593435

180

2,84

2,93119375

190

2,86

3,06472515

200

2,88

3,21887582

210

2,9

3,40119738

220

2,92

3,62434093

230

2,93

3,75787233

240

2,94

3,91202301

250

2,95

4,09434456

260

2,96

4,31748811

270

2,97

4,60517019

280

2,97

4,60517019

290

2,98

5,01063529

300

2,98

5,01063529

310

2,99

5,70378247

320

2,99

5,70378247

 

 

 

 

 

Represente en el eje de abscisas el tiempo y en el de ordenadas el logaritmo neperiano. Utilice solamente los primeros valores que se ajusten a una línea recta.  A partir de esa  recta calcule el valor de R

 

 

 

 

11.- Observe si las dos resistencias encontradas son muy diferentes o parecidas. Calcule la resistencia equivalente de R1 y R2 como si estuviesen asociadas en paralelo y denomine a esta resistencia equivalente R12

 

Las dos resistencias son tan parecidas que no hay duda de que son las mismas, las diferencias son inherentes a que trabajamos experimentalmente, esto significa que la constante del tiempo es la misma en los dos casos.

 

 

 

Determine el % de diferencia que hay entre esa resistencia equivalente y el valor  encontrados de R (gráfica 1).

 

 

Determine el % de diferencia que hay entre esa resistencia equivalente y el valor  encontrados de R (gráfica 2).

 

 

 

En los cálculos anteriores se está suponiendo que el voltímetro es ideal y que no influye en las medidas, pero esto no es cierto ya que las resistencias R1 y R2 son comparables a la propia del aparato de medida.

 

 

OPCIONAL

 

12.- El aparato de medida de la fotografía 1 tiene una resistencia interna RV= 1,01.103 kW ( se ha determinado en el experimento Resistencia interna de los voltímetros que puede encontrar en el almacén de esta web en la sección prácticas de física)

En la figura 1a el condensador está realmente en paralelo con R1 y con la propia resistencia del voltímetro RV.

Calcule la resistencia equivalente de R1 y RV del voltímetro 

 

 

Calcule la resistencia equivalente entre R1RV y R2 y determine el % de diferencia con el valor de R (gráfica 1).

 

 

13.-  El aparato de medida de la fotografía 1 tiene una resistencia interna RV= 1,2.106W

En la figura 1b el condensador está realmente en paralelo con R2 y con la propia resistencia del voltímetro RV.

Calcule la resistencia equivalente de R2 y RV del voltímetro 

 

                                               

 

Calcule la resistencia equivalente entre R2RV y R1  y determine el % de diferencia con el valor de R( gráfica 2)