GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DE FÍSICA
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SOLUCIÓN

Fig.1

 

 

Condensadores en alterna (primera parte)

 

Introducción

 

Este experimento es similar al titulado “medida de la capacidad de un condensador no electrolítico” aunque hay ciertos aspectos del mismo en que el tratamiento es diferente y alguna comprobación nueva que no existe en el experimento citado,   con lo que el alumno puede elegir un procedimiento u otro. Nosotros recomendamos hacer los dos.

En la primera parte de este experimento se medirá la capacidad de dos condensadores, de valores nominales 1 mF y 0,47 mF. Además se determinará que en los circuitos de alterna la suma numérica de caídas de potencial parciales no es igual a la caída de tensión total y que  lo correcto es  sumar geométricamente las caídas de tensión  parciales .

Dado que todos los materiales son baratos y los circuitos sencillos de montar es un experimento adecuado para hacerlo en casa por el alumno.

Se utiliza un circuito muy sencillo de alterna como el esquematizado en la figura 1.Los circuitos reales están en las fotografías 1y 2.

En la segunda parte se estudia la asociación de condensadores.     

 

Material

 

Un juego de resistencias,   RV

Multímetro

Transformador 220-12 V o parecido

Condensadores no electrolíticos de valores nominales 1 m F y 0,47 mF

 

 

Fotografía 1.-El voltímetro mide la caída de tensión en el circuito VT


Fotografía 3.-El voltímetro mide la caída de tensión en la resistencia VR

Fotografía 2.-El voltímetro mide la caída de tensión en el condensador VC

Observe que a partir de las lecturas del voltímetro se deduce que la suma de los voltajes parciales no es igual al voltaje total

 

 Fundamento teórico

 

Designamos con VT al la caída de tensión eficaz entre A y B, la cual se mantiene prácticamente constante  a lo  largo del experimento; con VR a la caída de tensión en la resistencia y con VC en el condensador, con I la intensidad eficaz que recorre el circuito. Como RV es variable para cada uno de sus valores se obtendrán la correspondiente caída de tensión en la resistencia y en el condensador.

La impedancia del circuito depende de C , R y la  frecuencia de la corriente alterna y variará durante el experimento al ir cambiando la resistencia RV.

 

Impedancia del circuito  

 

De la ecuación 81) se deduce que al representar   e el eje de ordenadas frente a

se obtienen una línea recta de pendiente  y de esta manera se mide  la capacidad del condensador . En nuestro experimento operamos con la red eléctrica de casa cuya frecuencia es 50 Hz.

 

 

Modo de operar

 

a) Monte el circuito de la figura 1, con el condensador de 1 mF. Mida la resistencia Rv , utilizando el multímetro como óhmetro. Luego utilícelo como  voltímetro en alterna y colóquelo sucesivamente para medir VT, VR y Vc. Anote los valores en la tabla I. Cambie la resistencia Rv y opere como antes. Repita el proceso unas doce veces y complete la tabla I.

 

Tabla I

                                                          

Rv/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VT/ V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VR/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VC/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1/RV)2   en W-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                          

b) Represente en abscisas    y en ordenadas   . Calcule la  capacidad del condensador

 

c) En el circuito cambie de condensador y ponga el de 0,47 mF nominales y haga lo mismo que ha hecho en el apartado b).Recoja los valores en la tabla II.

                                                      

                                                                    Tabla II

 

Rv/W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VT/ V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VR/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VC/V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1/RV)2   en W-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d) Represente en abscisas   y en ordenadas   . Calcule la  capacidad del condensador