GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA
ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
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
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
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
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Número de
descargas n
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0
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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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
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Número de
descargas n
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0
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1
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2
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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ln V
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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.