UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Tabla de contenidoOBJETIVOS:2INTRODUCCION:2MARCO TEORICO (CONDENSADORES)3DETALLES EXPERIMENTALES (CONDENSADOR)4CUESTIONARIO (EL CONDENSADOR)5MARCO TEORICO (BOBINA)6DETALLES EXPERIMENTALES (BOBINA)7CUESTIONARIO (LA BOBINA)9CONCLUSIONES11SUGERENCIAS11BIBLIOGRAFIA12

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

A

OBJETIVOS:

1. Mostrar la potencia elctrica como funcin del voltaje y de la corriente, calculadoras y midiendo la potencia disipada en una resistencia conforme aumenta el voltaje.2. Demostrar el Voltaje y Corriente de carga y descarga de un condensador.3. Mientras que el campo elctrico aparece en el entorno de cargas en reposo, el campo magntico est ligado a portadores de carga en movimiento, esto es, a una corriente elctrica y veremos el comportamiento de una bobina.

INTRODUCCION:

Un condensador elctrico o capacitor es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrnica, capaz de almacenar energa sustentando un campo elctrico.[] []Est formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de lminas o placas, en situacin de influencia total (esto es, que todas las lneas de campo elctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dielctrico o por el vaco. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga elctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variacin de carga total.Aunque desde el punto de vista fsico un condensador no almacena carga ni corriente elctrica, sino simplemente energa mecnica latente; al ser introducido en un circuito se comporta en la prctica como un elemento "capaz" de almacenar la energa elctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energa que cede despus durante el periodo de descarga.Las bobinas componentes pasivos de dos terminales que generan un flujo magntico cuando se hacen circular por ellas una corriente elctrica. Se fabrican arrollando un hilo conductor sobre un ncleo de material ferromagntico o al aire.

MARCO TEORICO (CONDENSADORES)

Bsicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energa en forma de campo elctrico. Est formado por dos armaduras metlicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dielctrico. En la versin ms sencilla del condensador, no se pone nada entre las armaduras y se las deja con una cierta separacin, en cuyo caso se dice que el dielctrico es el aire.

Tiene una serie de caractersticas que deberemos aprender a distinguir tales como: Capacidad: Se mide en Faradios (F), aunque esta unidad resulta tan grande que se suelen utilizar varios de los submltiplos, tales como: F=10-6F, nF=10-9 F y pF=10-12 F. Tensin de trabajo: Es la mxima tensin que puede aguantar un condensador, que depende del tipo y grosor del dielctrico con que est fabricado. Si se supera dicha tensin, el condensador puede perforarse (quedar cortocircuitado) y/o explotar. Tolerancia: Igual que en las resistencias, se refiere al error mximo que puede existir entre la capacidad real del condensador y la capacidad indicada sobre su cuerpo. Polaridad: Los condensadores electrolticos y en general los de capacidad superior a 1 F tienen polaridad, eso es, que se les debe aplicar la tensin prestando atencin a sus terminales positivo y negativo. Al contrario que los inferiores a 1F, a los que se puede aplicar tensin en cualquier sentido, los que tienen polaridad pueden explotar en caso de ser sta la incorrecta.

Su comportamiento ideal y real es: Donde:C: la capacidad.u(t): potencial aplicada a sus terminales.i(t): corriente resultante que circula.

Cuando un condensador cambia su valor de capacidad, se dice que es un condensador variable, donde se puede expresar:Donde:: permitividad del vaco 8,854187817... 1012Fm1: Constante dielctrica o permitividad relativa del materialdielctricoentre las placas.A: rea efectiva de las placas;D: distancia entre las placas o espesor del dielctrico.

Para tener condensador variable hay que hacer que por lo menos una de las tres ltimas expresiones cambie de valor. De este modo, se puede tener un condensador en el que una de las placas sea mvil, por lo tanto varady la capacidad depender de ese desplazamiento, lo cual podra ser utilizado, por ejemplo, comosensorde desplazamiento.

DETALLES EXPERIMENTALES (CONDENSADOR)

Procedimiento

En el experimento siguiente se debe analizar el proceso de carga de un condensador de 100 F (curva de la tensin del condensador y corriente de carga). Montar el circuito experimental representado a continuacin.

Abrir el instrumento virtual Fuente de tensin continua, y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. En primer lugar, no conecte el instrumento.

Ajustes de la fuente de tensin continua

Rango10V

Tensin de salida 10V

Abrir el instrumento virtual Osciloscopio a travs de la opcin de men Instrumentos | Instrumentos de medicin | Osciloscopio, o tambin pulsando la siguiente imagen, y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente:

Ajustes del osciloscopio

Canal A5V /div

Canal B200mV/div

Base de tiempo200ms/div

Modo de operacinX/T

TriggerCanal A/flanco ascendente/SINGLE/pre-Trigger 25%

Aplicar ahora un salto de tensin al condensador, conectando la fuente de tensin continua por medio de la tecla POWER.

CUESTIONARIO (EL CONDENSADOR)

1.- Cul es la trayectoria de la curva de la tensin del condensador despus de que se conecta la tensin continua?

A) Salta inmediatamente a un valor de aproximadamente 10 V y se mantiene en este valor. B) Asciende linealmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor. C) Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y se mantiene en este valor. D) Asciende exponencialmente hasta alcanzar un valor aproximado de 10 V y, a continuacin, vuelve a descender a 0V

Rpta.- Al poner al circuito 10 V, aumenta la tensin del condensador hasta llegar a la cifra del potencial.

2.- Cul es la trayectoria de la curva de corriente de carga despus de que se conecta la tensin continua?

A) Durante todo el proceso de carga se mantiene constante. B) En primer lugar, salta a un valor mximo y luego desciende linealmente hasta llegar a cero. C) Asciende exponencialmente de cero a un valor mximo. D) En primer lugar, salta a un valor mximo y, a continuacin, desciende exponencialmente hasta llegar a cero.

RptA.- Al fluir la corriente habr un salto ascendente de intensidad en el condensador, esto implica que la intensidad S en un pequeo instante se acumul en el condensador para luego seguir fluyendo en el circuito, esta ltima parte implica el descenso en la grfica.

3.- Qu reaccin ocasionara una disminucin de la resistencia de carga R13 en el valor mximo de la corriente de carga?

A) Ninguna.B) La corriente de carga disminuira. C) La corriente de carga ascendera.

Rpta.- Se emplea dos frmulas:Q= CV ..(1)V= I R.(2)Se remplaza (2) en (1) y se obtiene esta formulaQ = C (I R)A partir de esta frmula se puede observar que la corriente es directamente proporcional a la resistencia (I ).por lo que al disminuir la resistencia disminuye la carga.

MARCO TEORICO (BOBINA)

La bobina es un elemento muy interesante. A diferencia delcondensador, la bobina por su forma (espiras de alambre arrollados) almacena energa en forma de campo magntico. Todo cable por el que circula una corriente tiene a su alrededor un campo magntico generado por la mencionada corriente, siendo el sentido de flujo del campo magntico el que establece laley de la mano derecha.Al estar labobinahecha de espiras de cable, el campo magntico circula por el centro de labobinay cierra su camino por su parte exterior.

Una caracterstica interesante de lasbobinases que se oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por ellas. Esto significa que a la hora de modificar la corriente que circula por ellas (ejemplo: ser conectada y desconectada a una fuente de poder), esta tratar de mantener su condicin anterior.

Lasbobinasse miden enHenrios (H.),pudiendo encontrarsebobinasque se miden enmiliHenrios (mH).El valor que tiene unabobinadepende de: El nmero de espirasque tenga la bobina (a ms vueltas mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios). El dimetro de las espiras(a mayor dimetro, mayor inductancia, o sea mayor valor en Henrios). La longitud del cablede que est hecha la bobina. El tipo de material de que esta hecho el ncleosi es que lo tiene.

La inductancia L de la bobina es, en este caso, un indicador de su capacidad para generar una tensin de autoinduccin. Para una bobina alargada es vlida la siguiente relacin: Donde:0 : constante magntica de campo.r :permeabilidad relativa del ncleo de la bobina, N: nmero de espiras.l: la longitud de la bobina.A: su seccin transversal.

DETALLES EXPERIMENTALES (BOBINA)

Procedimiento

Montar el circuito experimental que se representa a continuacin en la tarjeta de experimentacin SO4203-6A: Aqu se debe cablear el rel 1 de manera que el clavijero X48 de la tarjeta de experimentacin, en estado de reposo, se encuentre conectado al rel con la salida S (ANALOG OUT) de la interfaz.

Abrir el instrumento virtual Fuente de tensin continua, y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla siguiente. Encienda a continuacin el instrumento por medio de la tecla POWER.

Ajustes de la fuente de tensin continua

Rango10V

Tensin de salida 10V

Abrir el instrumento virtual Osciloscopio, y seleccione los ajustes que se detallan en la tabla:

Ajustes del osciloscopio

Canal A2V/div

Base de tiempo10s/div

Modo de operacinX/T,DC

TriggerCanal A/flanco ascendente/pre-trigger 25%

Abra el panel de rels por medio de la opcin de men Instrumentos | Rel o pulsando la imagen que se encuentra a continuacin.

Cortocircuite brevemente el rel 1 del panel para desconectar la bobina de la alimentacin de tensin. Arrastre con el ratn el oscilograma obtenido en la siguiente ventana, y vuelva a conectar el rel en la posicin inicial.

CUESTIONARIO (LA BOBINA)

1.- Cul es la trayectoria de la curva de tensin en la resistencia de descarga R2?

A) Salta a un elevado valor positivo y desciende a continuacin lentamente acercndose a 0 V B) Salta a un elevado valor negativo y asciende a continuacin lentamente acercndose a 0 V.C) Salta inmediatamente a 0 V Permanece constante

Rpta.- Al abrir el interruptor el voltaje que estuvo en la bobina retorna en un sentido inverso , esto explica porque la grfica es para abajo y va ascendiendo hasta 0.

Ahora, reemplace la resistencia de descarga: R2 = 500 por la resistencia R3 = 1500 y repita el experimento. Lleve el oscilograma a la siguiente ventana. 2.- Cmo vara la curva de tensin?

A) No vara en lo absoluto. B) La tensin desciende ahora rpidamente y el pico negativo muestra una ligera pronunciacin. C) La tensin desciende ahora rpidamente y el pico negativo muestra una pronunciacin marcada. D) La tensin desciende ahora lentamente y el pico negativo muestra una ligera pronunciacin. E) La tensin desciende ahora lentamente y el pico negativo muestra una pronunciacin marcada. F) La tensin permanece constante.

Rpta.- Teniendo como concepto la inductancia de una bobina se puede buscar una frmula en donde indica que: = tiempo para circuitos inducidosL=InductanciaR= resistencia

En este caso se puede apreciar que la resistencia es inversamente proporcional al tiempo por lo que a mayor resistencia menor ser el tiempo, en que la tensin desciende, mientras que el pico es ms pequeo en esta grafica a comparacin del primero.

CONCLUSIONES

La potencia elctrica es una magnitud escalar que nos permite medir la cantidad de trabajo elctrico que realiza un flujo de electrones sobre un dispositivo o elemento resistivo.La potencia elctrica puede ser expresada como una funcin cuadrtica dependiente del flujo de electrones y de la resistividad del elemento por el que dicho flujo pasa.La potencia elctrica puede ser expresada como una funcin dependiente en forma directa de la diferencia de potencial aplicada a un elemento, as como de la resistividad de dicho elemento.La mxima disipacin de la energa en forma de calor producida por el paso de un flujo de electrones, se presenta en un circuito elctrico serie.La potencia elctrica es una consecuencia fsica de la ley de Ohm, pero no necesariamente cumple matemticamente con dicha ley.La potencia elctrica es casi como una propiedad de ciertos elementos por la cual la energa que se genera con el paso de un flujo electrones, se manifiesta en forma de disipacin de calor o luz, lo que indica que esta clase de energa que desprende, lo enmarca dentro las fuerzas conservativas, ya que dicha energa (flujo de electrones) pasa del elemento resistivo hacia el medio exterior en forma de calor y/o luz, esto es; la energa no se destruye cuando sale al medio, sino que se transforma (este es el caso tpico de una plancha elctrica y otros elementos calefactores).

SUGERENCIAS

Cuando tome las medidas del voltmetro debe tener en cuenta la escala a la que trabaja.Verificar el buen funcionamiento de los conectores.

BIBLIOGRAFIA

Libros:Fsica para ciencias e ingeniera con fsica moderna, volumen 2, Sptima edicin.PAUL HEWITT. Fundamentos de la Fsica Conceptual. Pearson Educacin. Mxico. 2009 Manual de laboratorio de fsica III.Raymond A. Serway; Fsica; cuarta edicin; Mxico; 1997; McGraw-Hill; pp. 727; espaol.

Pginas web visitadas:http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot2.shtmlhttp://www.ifent.org/lecciones/electrodinamica/default.asphttp://www.csi.ull.es/~jplatas/web/cc/teoria/tema3-08.htmhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Potencia_el%E9ctrica