Experimento: Capacitores y dieléctricos

Autor: S. Gil y E. Rodríguez.
Fuente: Física re-creativa.

Para cursos “un poquito” avanzados. El objetivo de este experimento es estudiar las propiedades básicas de los capacitores, la dependencia de la capacitancia con la geometría y los dieléctricos. Análisis de las características de circuitos RC.
La primear actividad consiste en la carga y descarga de un capacitor Usando el circuito descrito esquemáticamente en la Figura, hay que estudiar las características básicas del proceso de carga y descarga de un capacitor usando un sistema de adquisición de datos asociado a una PC. Para este experimento se usa un capacitor C y una resistencia R1 tal que su producto sea del orden de 10 segundos. Elegir para R2 un valor de aproximadamente el doble que R1. Conectar los terminales de sistema de toma de datos en los bornes del capacitor C.
También es útil disponer de un pulsador y asegurarse que la fuente de tensión V0 tenga un valor inferior a 10 Volt de modo de no dañar el sistema de toma de datos. Elegir una frecuencia de muestreo (cuentas por segundo) del orden de RC/100. Usar el pulsador para cargar el capacitor. Antes de conectar, asegurarse que un instructor revise el circuito. Graficar la dependencia de Vc como función del tiempo en escala lineal y semilogarítmica y obtener el mejor ajuste de la curva que describe la dependencia de Vc como función del tiempo. También hay que construir un gráfico de d Vc (t)/dt versus Vc (t). A partir de estos gráficos, se determinará la constante de tiempo característica de la descarga del circuito R1-C. Usando este mismo procedimiento, se determinará la constante de tiempo de la carga del capacitor. En cada caso, tendrán que medirse los valores de C, R1 y R2 usando un multímetro. Repetir este análisis para otro conjunto de valores R1, R2 y C. Usando los datos y los de otros compañeros de clase, se construirá un gráfico de los valores medidos experimentalmente en función de los correspondientes valores de R.C., para luego responder a la pregunta: ¿Qué concluye de este estudio respecto de valor de tiempo característicos de carga y descarga de un capacitor?

Contiene cálculos y fórmulas demostrativas.

Para descargar este experimento hacer clic aquí: http://www.mediafire.com/?s05t7clm3285iuw