GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

Descarga entre  condensadores (I)
 

Introducción

 

En este experimento se carga un condensador C1 a una diferencia de potencial e. Luego se descarga a un segundo condensador de capacidad C2<C1. La descarga se hace de forma discreta de la siguiente manera. Una vez cargado C1  se conecta a C2  con lo que este último se carga y el primero se descarga en parte. A continuación se descarga C2 y una vez descargado se carga de nuevo uniéndolo a C1,  que ahora tiene menos carga que en la operación anterior  Se hacen aproximadamente nueve  descargas, hasta que la diferencia de potencial en C1 esté próxima a 0,2 V. No es conveniente hacer más descargas ya que los errores del voltímetro para valores muy  pequeños de la diferencia de potencial  son del orden de las medidas.

Con los datos obtenidos se debe calcular la capacidad del condensador C2

 

Material

Condensadores electrolíticos  C1 = 1000 mF

C2 condensador cuya capacidad se ha de calcular,   siendo C1>C2. 

Pila de petaca de 4,5 V  (2)

Interruptores (4)

Cables de conexión

Voltímetro de corriente continua.

     

Montaje

 

Realice un montaje eléctrico como el del esquema: 

 

1, 2 , 3 y 4 son interruptores.

 

e es una pila  de 4,5 voltios nominales.

 

V es un voltímetro de corriente continua

 

C1 es un condensador electrolítico de capacidad  1000 mF

 

C2 es un condensador electrolítico de capacidad desconocida

 

Inicialmente los condensadores deben estar descargados y todos los interruptores abiertos.

 

 

Fotografía 1.- El circuito eléctrico se ha montado sobre una caja y se corresponde con el esquema anterior. Los cables de conexión se encuentran dentro de la caja y sobre la tapa se ha dibujado cómo están conectados. Esta fotografía  se corresponde con la situación inicial .Los interruptores están abiertos, por lo que el voltímetro señala cero voltios.

Modo de operar

 

1)      Cargue el condensador C1. Para ello cierre el interruptor 1 y deje abiertos 2, 3 y 4. La carga del condensador tarda unos cuantos segundos. Abra el interruptor 1 y cierre el 2 y anote en la Tabla 1 lo que marca el voltímetro ( n=0).

2)      Descargue C1 en C2. . Para ello  los interruptores 1,2 y 4 están abiertos y el 3 lo cierra. La carga del condensador C2 es prácticamente inmediata.

3)      Descargue el condensador C2. Para ello los interruptores 1,2 y 3 están abiertos y se cierra el 4. La descarga es inmediata.

4)      Mida la diferencia de potencial en los bornes del condensador C1. Los interruptores 1,3 y 4 abiertos y el 2 se cierra. Anote el valor de la diferencia de potencial en la Tabla I. Dé el valor  n=1

5)      Descargue de nuevo C1 en C2. A continuación descargue C2 y mida la diferencia de potencial en C1. Ha de seguir los mismos pasos detallados anteriormente. Anote en la Tabla I la diferencia de potencial siendo n = 2.

6)      Repita estas operaciones hasta que la diferencia de potencial en C1 sea del orden de 0,2V.

 

Tratamiento de los datos.

 

1)

Tabla I.

Voltaje/V en voltios

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Número de descargas     n

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Con los datos de la Tabla I, construya la gráfica diferencia de potencial V en el eje de ordenadas frente a n en el de abscisas.

 

 

2) La curva que ha dibujado obedece a la ecuación:

 

 

Siendo Vo el voltaje medido cuando n = 0.

 

Deduzca esta ecuación.

 

3) A partir de los datos de la Tabla I construya la Tabla II.

 

Tabla I.I

 

Voltaje/V  en voltios

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Número de descargas n

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

ln V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Represente el número de descargas en el eje de abscisas y el logaritmo neperiano del voltaje en ordenadas. A partir de la gráfica obtenida, determine el  valor de  la capacidad C2.

 

 

2) Repita el proceso partiendo de dos pilas de petaca en serie.

 

Fotografía 2.- En esta fotografía  ya se ha cargado el condensador C1. Los interruptores 1,3 y 4 están abiertos, el  2 está cerrado y el voltímetro indica la diferencia de potencial en el condensador C1.