GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

Fig.1

 

Carga y descarga simultánea de un condensador

 

Material

 

Voltímetro digital

Juego de resistencias

Pila de petaca de 4,5 V

Cables de conexión

 

1.-Fundamento

 

Primera parte

 

En un circuito como el de la figura 1, la pila está suministrando carga al condensador y de forma simultánea éste se está descargando a través de una resistencia RD que es combinación en paralelo de la resistencia R2 y la resistencia RV del propio voltímetro

 

 

En el experimento se mantienen constantes la  fuerza electromotriz de la pila eP, la resistencia R1 y la Rv del voltímetro y se varía  la resistencia R2. Inicialmente se coloca una resistencia R2 y el condensador que está descargado,.se carga hasta un cierto valor   y esto ocurre así porque a través de C llega una intensidad I1 al condensador, pero a través de C´  el condensador se descarga siendo I2 la intensidad que circula por R2.

Cuando la corriente que llega al condensador se iguala con la que lo abandona,  la caída de tensión en él se mantiene fija. La caída de tensión en el condensador la mide el voltímetro y la designamos eC.

 

 

En la ecuación (1) son constantes durante el experimento eP y R1 y variables, entre sí dependientes, eC y R2. Al representar en el eje de ordenadas frente a   en el de abscisas se obtiene una línea recta  cuya ordenada en el origen  es

Segunda  parte

 

El circuito de la figura 2 es esencialmente igual al de la figura 1, salvo en la colocación del voltímetro y que aquí R2 es fijo durante el experimento  y R1  variable.

 

 

 

Fig.2

Fotografía 1.- Esta fotografía se corresponde con la figura 1.La resistencia de la izquierda es de 110 kW  y la  que está a la derecha es variable a lo largo del experimento.

El voltímetro está colocado entre los bornes de la resistencia variable.

 

Con el mismo argumento empleado en la primera parte

        

 

Según la ecuación (2) al representar en el eje de ordenadas frente a  en el de abscisas se obtiene una línea recta  cuya ordenada en el origen  es

 

 

 

 

 

Aviso muy importante. El condensador es electrolítico y es imprescindible respetar su polaridad, por tanto,  el polo positivo de la pila se une al terminal positivo del condensador y el negativo de la  pila  al negativo del condensador. El  condensador lleva una banda impresa al lado del borne negativo y dentro de ella el signo menos repetido.

 

Fotografía 2.- Esta fotografía se corresponde con la figura 2. La resistencia de la derecha es de 57 kW y se mantiene fija durante el experimento, la de la izquierda es variable .El voltímetro está colocado entre los bornes de la resistencia variable

2.-Medidas

 

Primera parte

 

a) Monta le circuito de la figura 1.. Mida con el multímetro la resistencia R1  y la caída de tensión en la pila  eP.  Con el juego de resistencias realice combinaciones para obtener distintos valores de R2. Con cada valor de R2 mida la caída de tensión  máxima  en R2 (eR)  y coloque los valores en la tabla I, La caída de tensión en el condensador es

 

 

 

Tabla I

R1=         kW      ;      eP=           V

 

R2/kW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eC/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R1/R2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eP/eC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) Con los valores de la tabla I , represente R1/R2 en el eje de abscisas frente a eP/eC en el eje de ordenadas. Establezca la ecuación de la recta y a partir de la ordenada en el origen calcule la resistencia interna del voltímetro.

 

Segunda  parte

 

c) Monte el circuito de la figura 2.. Mida con el multímetro la resistencia R2  y la caída de tensión en la pila  eP.  Con el juego de resistencias realice combinaciones para obtener distintos valores de R1. Con cada valor de R1 mida la caída de tensión  máxima  en el condensador y disponga  los valores en la tabla II.

 

 

Tabla II

 

R2=         kW      ;      eP=           V

 

R1/kW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eR/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eC/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2/R1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eC/(eP- eC)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d) Con los valores de la tabla II , represente R2/R1 en el eje de abscisas frente a eC/(eP -eC) en el eje de ordenadas. Establezca la ecuación de la recta y a partir de la ordenada en el origen calcule la resistencia interna del voltímetro.