Estudio del condensador


   

ESTUDIO DEL CONDENSADOR

1.- INTRODUCCIÓN.

Son objetos de dos terminales, formados por dos placas conductoras separadas por un dieléctrico o aislante. La forma y el tamaño de los condensadores varían dependiendo de su capacidad, la tensión que soporte y su utilización. El condensador es un elemento capaz de almacenar carga eléctrica entre sus placas y a esa cantidad de cargas que puede almacenar se denomina capacidad y se mide en Faradios.

El faradio es una unidad muy grande para todas las aplicaciones (excepto el "capacitdor" del equipo de sonido, cuya capacidad es de varios faradios), por lo que se utiliza submúltiplos del mismo:

  • El microfaradio µF = 10-6F
  • El nanofaradio nF = 10-9F
  • El picofaradio pF = 10-12F

Símbolos del condensador.

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2.- OBJETO DE LA PRÁCTICA.

Estudiar las propiedades del condensador eléctrico. Estudiar la carga y la descarga del condensador y la dependencia de las resistencias exteriores en los tiempos de carga y descarga.

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3.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.

En la figura se puede ver el circuito propuesto para la experiencia. En él se observa como tiene lugar el proceso de carga.

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En la figura. puede verse como quedaría el circuito para realizar la descarga del condensador.

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4.- MATERIAL NECESARIO.

  • Placa board
  • Fuente de alimentación
  • Interruptor
  • Resistencia de 100Ω
  • Resistencia de 100 KΩ
  • Condensador de 2200µF
  • Cables de conexión
  • Tester digital
  • Cinco condensadores de distintas capacidades.
  • cronometro.

(otros posibles valores 1k y 4700 µF)

 

5.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.

Realizar el montaje práctico situando los componentes de acuerdo con el esquema. Utilizar inicialmente una resistencia R1 de 100Ω.

Ajustar la tensión de alimentación a 12 V.

Colocar el voltímetro sobre los bornes del condensador. Colocar el conmutador en la posición 2 y comprobar que la tensión indicada es de 0V.

Colocar el conmutador en la posición 1 y observar cómo varía la tensión en bornes del condensador mientras éste se va cargando a través de R1.

Medir la tensión y la corriente de carga  en el condensador en el tiempo según los valores de la tabla siguiente (curva de carga). Anotar los valores medidos en dicha tabla.

Tabla (R1 = 100Ω)

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Cambiar la polaridad del amperímetro, volver a colocar el conmutador en la posición 2 y medir la tensión y la corriente en el condensador mientras se va descargando. Anotar los valores en la tabla anterior.

A continuación, repetir la experiencia completa con otra resistencia R1 = 100KΩ.. Anotar los valores en la tabla siguiente.

Tabla (R1 = 100KΩ)

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Representar gráficamente el curso de la tensión y la corriente en los procesos de carga y descarga del condensador en este segundo caso. (R1 = 100KΩ)

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Estas mediciones de tensión pueden hacerse también con el osciloscopio. Si éste es digital se podrán ver las formas exponenciales del ciclo de carga y de descarga del condensador, como en las figuras.

 

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Si no se dispone de osciloscopio de memoria se puede emplear uno de tipo convencional, acoplado también en CC y se podrá ver como la traza horizontal sube durante el ciclo de carga y baja en el de descarga.

 

6.- CUESTIONARIO.

  1. ¿Por qué los tiempos de carga y descarga son más rápidos cuando la resistencia es baja que cuando es alta?


  1. Describa el curso de la corriente durante el tiempo de carga y descarga del condensador.

 

  1. Que influencia tienen la capacidad y la resistencia sobre los tiempos de carga y descarga de un condensador.

 

4. Que acción tiene un condensador cargado en un circuito de corriente continua.

 

7.- TIEMPO ESTIMADO PARA SU REALIZACIÓN.

Se considera que dos horas es tiempo suficiente para realizar la práctica.

 

8.- APLICACIÓN EN EL AUTOMÓVIL.

La principal aplicación de los condensadores en automoción es la de eliminar interferencias electromagnéticas entre los sistemas eléctricos del automóvil (principalmente en el circuito de carga). A altas frecuencias, como las que se producen al saltar una chispa entre dos contactos móviles de un ruptor, el condensador se comporta como un cortocircuito, derivando a masa las interferencias.

 

En el sistema de encendido por bobina controlado por contactos para motores de cuatro cilindros mostrado en la figura, se observa un condensador de encendido subrayado en gris. El condensador es un acumulador de energía, cuyo funcionamiento en tensión alterna y continua se ha estudiado anteriormente.

 

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9.-COMPROBACIÓN DEL CONDENSADOR.

La capacidad del condensador se puede comprobar con un capacímetro o bien con un polímetro que posea esta opción.

En la figura, se puede apreciar que se utiliza un polímetro que permite medir la capacidad de condensadores comprendidos entre los 2 nanofaradios y los 20 microfaradios.

Entre estos dos valores, se pueden configurar otros con la finalidad de ganar precisión. (Ver detalle de la figura)

Los condensadores varían su capacidad con el tiempo (en especial los electrolíticos, que suelen presentar capacidades apreciables). Esta variación de capacidad puede provocar un mal funcionamiento en los circuitos eléctricos y electrónicos del vehículo. Pues bien, para comprobar su estado, vasta con extraerlos del circuito donde estén montados, descargarlos (colocando una resistencia de carga entre sus terminales) y conectarlos al capacímetro para medir su capacidad. En las figuras siguientes, se puede apreciar con detalle donde se ha de conectar los terminales del condensador para medir si capacidad.

Debemos desechar condensadores cuya capacidad varié en más de un  10% del valor indicado por el fabricante.

 

c1010. COMPROBACIÓN DE CONDENSADORES.

Solicitar al profesor cinco condensadores y medir su capacidad, deducir si su estado es correcto. (Tomar la precaución que estén descargados). Anotar los resultados en la tabla.

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11.- CONCLUSIONES.