miércoles, 27 de mayo de 2009
condensador
Historia de un condensador
Un condensador es un dispositivo que sirve para almacenar carga y energía. Está construido por dos conductores aislados uno del otro, que poseen cargas iguales y opuestas. Los condensadores tiene múltiples aplicaciones. El mecanismo de iluminación (“flash”) de las cámaras fotográficas poseen un condensador que almacena la energía necesaria para proporcionar un destello súbito de luz.
Los condensadores también se utilizan para suavizar las pequeñas ondas que surgen cuando la corriente alterna (el tipo de corriente que suministra un enchufe domestico se convierte en continua en una fuente de potencia, tal como la utilizada para cargar la radio cuando las pilas están bajas de tensión.
El primer condensador utilizado para almacenar grandes cargas eléctricas fue una botella con una lámina de oro en sus cara interior y exterior que se llamó botella de Leyden. Fue inventada en el siglo XVIII en Leyden (Holanda) cuando estudiando los efectos de las cargas eléctricas sobre las personas y los animales, uno de aquellos experimentadores tuvo la idea de almacenar una gran cantidad de carga en una botella de agua. Para ello sostenía la botella en una mano mientras la carga procedente e un generador electroestático era conducida hasta el agua por medio de una cadena. Cuando trató de sacar la cadena de agua con la otra mano sufrió una sacudida eléctrica que le dejó inconsciente. Después de muchos experimentos se descubrió que la mano que sostenía la botella podía reemplazarse por hojas metálicas que recubrían las superficies interior y exterior de la botella.
Benjamín Franklin comprobó que el dispositivo para almacenar cargas no debía tener necesariamente la forma de botella y utilizó en su lugar vidrios de entana recubiertos de hojas metálicas, que se llamaron vidrios de Franklin. Con varios de estos vidrios conectados en paralelo, Franklin almacenó una gran carga y con ello trató de matar un pavo. En su lugar, sufrió él mismo una fuerte descarga. Más tarde, Franklin escribio:
“Trataba de matar un pavo y por poco no maté un gusano”
Condensador de placas Parelelas
Un condensador corriente es el condensador de placas paralelas, fomrado por dos grandes placas conductoras paralelas. En la practica las placas pueden ser láminas metálicas muy finas, separadas y aisladas una de otra por una hoja de papel. Este “papel sancwich” se arrolla para ahorrar espacio. Cuando las placas se conectan a un dispositivo de carga, por ejemplo, una batería , se produce una transferencia de carga desde un conductor a otro hasta que la diferencia de potencial entre los conductores debido a sus cargas iguales y opuestas se hace igual a la diferencia de potencial entre los terminales de la batería.
La cantidad de carga sobre las placas depende de la diferencia de potencial y de la geometría del condensador; por ejemplo, del área y separación de las placas en un condensador de placas paralelas. Sea Q la magnitud de carga sobre cada placa y V la diferencia de potencial entre las placas. La relación Q/V se llama Capacidad C:
Esta magnitud expresa la “capacidad” de almacenar carga que posee el condesador bajo una determinada diferencia de potencial. La unidad del SI de la capadiad es el culombio, por voltio y se denomina Faradio (F) en honor al gran físico experimantal ingles, Michael Faraday:
1F = 1 C/V
Como el faradio es una unidad relativamente grande, se utilizan frecuentemente los submúltiplos:
- - 1 mF = 1*10-3 F
- - 1 mF = 1*10-6 F
- - 1 nF = 1*10-9 F
- - 1 pF = 1*10-12 F
Dieléctricos
Un material no conductor como por ejemplo el vidrio, el papel o la madera, se denomina dieléctrico. Faraday descubrió que cuando el espacio entre los dos conductores de un condensador se ve ocupado por el dieléctrico, la capacidad aumenta en un factor k que es característico del dieléctrico y se denomina constante dieléctrica. La razón de este incremento es que el campo eléctrico entre las placas de un condensador se debilita por causa del dieléctrico. Así, para una carga determinada sobre las placas, la diferencia de potencial se reduce y la relación Q/V se incrementa.
Un dieléctrico debilita el cambo eléctrico entre las placas de un condensador pues, en presencia de un campo eléctrico externo, las moléculas del dieléctrico producen un campo eléctrico adicional de sentido opuesto al del campo externo.
Si las moléculas del dieléctrico son moléculas polares, es decir, poseen momentos dipolares permanentes, estos momentos están originalmente orientados al azar. Pero en presencia de un campo existente entre las placas del condensador, estos momentos dipolares experimentan la acción de un par o momento que tiende a alinearlos en la dirección del campo. La magnitud de alineación depende de la fuerza del campo y de la temperatura. A temperaturas elevadas, el movimiento térmico aleatorio de las moléculas tiende a contrarrestar la alineación. En el caso en que las moléculas del dieléctrico no sean polares poseerán momentos dipolares inducidos en presencia del campo eléctrico existente entre las placas. Los momentos dipolares inducidos tienen la dirección del campo original. Un dieléctrico que tiene momentos dipolares eléctricos predominante en la dirección del campo externo, se dice que está polarizado por el campo, bien sea porque la polarización se deba a la alineación de los momentos dipolares permanentes de la moléculas polares o bien a la creación de momentos dipolares inducidos en el caso de las moléculas no polares. En cualquier caso, la alineación de los dipolos moleculares produce un campo eléctrico adicional debido a los dipolos cuyo sentido es opuesto al del campo original. El campo original se ve así debilitado.
El efecto neto de la polarización es de un dieléctrico homogéneo es la creación de una carga superficial sobre las caras del dieléctrico próximas a las placas. Es esta carga superficial, ligada al dieléctrico, la que produce un campo eléctrico opuesto a la dirección del engendrado por la carga libre de los conductores. Así, el campo eléctrico entre las placas se debilita.
Si el campo eléctrico original entre las placas de un condensador sin dieléctrico es E0 el campo en el dieléctrico es:
Carga y descarga
Cuando al condensador le aplicamos una diferencia de potencial este se carga, ya que al no estar las dos placas metálicas unidas entre si directamente, sino por medio de una batería o pila, cada una de las placas se cargará con electricidad positiva o negativa, ya que una de las placas cederá electrones para que la otra los gane.
Normalmente en un circuito, los condensadores se cargarán y se descargarán a través de resistencias. La carga y descarga de un condensador a través de resistencias se produce según una constante de tiempo y dependiendo de la resistencia y de ddp que le administremos según la fórmula t= R · C siendo t el tiempo en segundos, R el valor de la resistencia en Ohmios y C el valor del condensador en Faradios. En una constante de tiempo el condensador se carga aproximadamente un 63%, en la segunda constante de tiempo se carga otro 63% y así sucesivamente, se considera que el condensador está totalmente cargado en 5 constantes de tiempo. El proceso de descarga es similar al de carga.
Carga del condensador
C=1000 mF
R= 10 KW
V= 20V
t= R · C
t= 10W · 1000 mF · 5
t= 10 · 5 = 50s
t=50s
Tiempo
Voltios
10s
13.39 V
20s
17.63 V
30s
18.92 V
40s
19.41 V
50s
19.61 V
Descarga del Condensador
R = 10 KW
C = 1000 mF
Tiempo
Voltios
0
20 V
10s
6.2 V
20s
2.2 V
30s
0.9 V
40s
0.3 V
50s
0.1 V
Filtros pasivos
Cualquier combinación de elementos pasivos (R, L y C) diseñados para dejar pasar una serie de frecuencias se denominan un filtro.
En los sistemas de comunicaciones se emplean filtros para dejar pasar solo las frecuencias que contengan la información deseada y eliminar las restantes.
los filtros son usados para dejar pasar solamente las frecuencias que pudieran resultar sder de alguna utilidad y eliminar cualquier tipo de interferencia o ruido ajeno a ellas.
Existen dos tipos de filtros:
Filtros Pasivos: Son aquellos tipos de filtros formados por combinaciones serie o paralelo de elementos R, L o C.
Filtros Activos: Son aquellos que emplean dispositivos activos, por ejemplo los transistores o los amplificadores operacionales, junto con elementos R L C.
En general se tienen los filtros de los siguientes tipos:
1. Pasa altos
2. Pasa bajos
3. Pasa banda
Para cada uno de estos filtros existen dos zonas principales las cuales son llamadas Banda de paso y la banda de atenuación.
En la banda de paso, es donde las frecuencias pasan con un máximo de su valor, o hasta un valor de 70.71% con respecto a su original (la cual es la atenuación de –30 dB)
Filtro pasa bajos
Es el primer filtro que se tiene, su funcionamiento es a base de un condensador y resistencia, este filtro tiene la siguiente configuración:
Su funcionamiento es el siguiente:
El condensador se comporta como una resistencia dependiente de la frecuencia por la relacion de :
Es decir, para frecuencias muy bajas el condensador (por la regla de división de voltaje) al ser una resistencia muy alta, consume todo el voltaje, si se conecta la salida en paralelo al condensador se tendra el máximo de voltaje a la salida.
Conforme aumentemos la frecuencia de la fuente el condensador disminuye su impedancia, con lo que el voltaje que disipa disminuye , hasta tender a cero.
Este tipo de filtro tiene una grafica de respuesta en frecuencia:
En cualquier frecuencia se puede determinar la salida de por medio de la regla divisora de voltaje:
O para expresarlo en magnitud y en fase:
Separando en magnitud y fase
Entonces la magnitud queda expresada como:
A un angulo de fase :
La frecuencia de corte se define como el punto de Vo=.7071Vi
Sustituyendo obtenemos que:
Filtro Pasa-altos
Este es el segundo de los filtros pasivo, el único cambio que presenta es la conexión de la salida, la cual en vez de tomarse del condensador se toma de la resistencia lo cual nos provoca que en vez de dejar “pasar” las frecuencia bajas pasen las frecuencias altas.
Circuito:
Como ya se mencionó el circuito físicamente es igual que el anterior, solamente la salida se toma de la resistencia.
Explicación, cuando la frecuencia es demasiado baja, el voltaje se consume casi en su totalidad en el condensador, el cual se comporta como una impedancia de valor muy alto, por lo que en la salida no se tiene casi voltaje, cuando la frecuencia aplicada es aumentada se tiene que el valor de la impedancia representada por el condensador disminuye hasta que casi no consume voltaje, y la mayoría del voltaje se tiene a la salida.
Grafica de salida:
Estos dos filtros tienen un valor llamado frecuencia de corte, la cual es el valor de la frecuencia a partir del cual se considera que ya esta filtrando las señales.
Esta frecuencia esta determinada como la frecuencia en la que el valor de la salida con respecto a la entrada tiene una atenuación de -3dB. (o la salida es .717 del valor de la entrada).
Dependiendo de los valores elegidos de resistencia y capacitancia será el valor de la frecuencia de corte.
Pero, para una resistencia fija, el valor de la frecuencia de corte depende del valor de el condensador.
Siguiendo un procedimiento similar al anterior obtenemos que para el filtro pasa altas:
Filtro pasa bandas
Este es un filtro que se compone de un filtro pasa bajas y uno pasa altas conectados en cascada.
Los componentes se deben de seleccionar para que la frecuencia de corte del filtro pasaaltas sea menor que la del filtro pasabajas.
Las frecuencias de corte se pueden calcular con las formulas anteriores.
La característica mas importante de este circuito es el ancho de banda que permitiremos pasar, el ancho de banda es igual a la resta de las frecuencias de corte.
Fabricio Palermo, Ana Clara Sabbatella, Diego Martinez
6º agronomía
Un condensador es un dispositivo que sirve para almacenar carga y energía. Está construido por dos conductores aislados uno del otro, que poseen cargas iguales y opuestas. Los condensadores tiene múltiples aplicaciones. El mecanismo de iluminación (“flash”) de las cámaras fotográficas poseen un condensador que almacena la energía necesaria para proporcionar un destello súbito de luz.
Los condensadores también se utilizan para suavizar las pequeñas ondas que surgen cuando la corriente alterna (el tipo de corriente que suministra un enchufe domestico se convierte en continua en una fuente de potencia, tal como la utilizada para cargar la radio cuando las pilas están bajas de tensión.
El primer condensador utilizado para almacenar grandes cargas eléctricas fue una botella con una lámina de oro en sus cara interior y exterior que se llamó botella de Leyden. Fue inventada en el siglo XVIII en Leyden (Holanda) cuando estudiando los efectos de las cargas eléctricas sobre las personas y los animales, uno de aquellos experimentadores tuvo la idea de almacenar una gran cantidad de carga en una botella de agua. Para ello sostenía la botella en una mano mientras la carga procedente e un generador electroestático era conducida hasta el agua por medio de una cadena. Cuando trató de sacar la cadena de agua con la otra mano sufrió una sacudida eléctrica que le dejó inconsciente. Después de muchos experimentos se descubrió que la mano que sostenía la botella podía reemplazarse por hojas metálicas que recubrían las superficies interior y exterior de la botella.
Benjamín Franklin comprobó que el dispositivo para almacenar cargas no debía tener necesariamente la forma de botella y utilizó en su lugar vidrios de entana recubiertos de hojas metálicas, que se llamaron vidrios de Franklin. Con varios de estos vidrios conectados en paralelo, Franklin almacenó una gran carga y con ello trató de matar un pavo. En su lugar, sufrió él mismo una fuerte descarga. Más tarde, Franklin escribio:
“Trataba de matar un pavo y por poco no maté un gusano”
Condensador de placas Parelelas
Un condensador corriente es el condensador de placas paralelas, fomrado por dos grandes placas conductoras paralelas. En la practica las placas pueden ser láminas metálicas muy finas, separadas y aisladas una de otra por una hoja de papel. Este “papel sancwich” se arrolla para ahorrar espacio. Cuando las placas se conectan a un dispositivo de carga, por ejemplo, una batería , se produce una transferencia de carga desde un conductor a otro hasta que la diferencia de potencial entre los conductores debido a sus cargas iguales y opuestas se hace igual a la diferencia de potencial entre los terminales de la batería.
La cantidad de carga sobre las placas depende de la diferencia de potencial y de la geometría del condensador; por ejemplo, del área y separación de las placas en un condensador de placas paralelas. Sea Q la magnitud de carga sobre cada placa y V la diferencia de potencial entre las placas. La relación Q/V se llama Capacidad C:
Esta magnitud expresa la “capacidad” de almacenar carga que posee el condesador bajo una determinada diferencia de potencial. La unidad del SI de la capadiad es el culombio, por voltio y se denomina Faradio (F) en honor al gran físico experimantal ingles, Michael Faraday:
1F = 1 C/V
Como el faradio es una unidad relativamente grande, se utilizan frecuentemente los submúltiplos:
- - 1 mF = 1*10-3 F
- - 1 mF = 1*10-6 F
- - 1 nF = 1*10-9 F
- - 1 pF = 1*10-12 F
Dieléctricos
Un material no conductor como por ejemplo el vidrio, el papel o la madera, se denomina dieléctrico. Faraday descubrió que cuando el espacio entre los dos conductores de un condensador se ve ocupado por el dieléctrico, la capacidad aumenta en un factor k que es característico del dieléctrico y se denomina constante dieléctrica. La razón de este incremento es que el campo eléctrico entre las placas de un condensador se debilita por causa del dieléctrico. Así, para una carga determinada sobre las placas, la diferencia de potencial se reduce y la relación Q/V se incrementa.
Un dieléctrico debilita el cambo eléctrico entre las placas de un condensador pues, en presencia de un campo eléctrico externo, las moléculas del dieléctrico producen un campo eléctrico adicional de sentido opuesto al del campo externo.
Si las moléculas del dieléctrico son moléculas polares, es decir, poseen momentos dipolares permanentes, estos momentos están originalmente orientados al azar. Pero en presencia de un campo existente entre las placas del condensador, estos momentos dipolares experimentan la acción de un par o momento que tiende a alinearlos en la dirección del campo. La magnitud de alineación depende de la fuerza del campo y de la temperatura. A temperaturas elevadas, el movimiento térmico aleatorio de las moléculas tiende a contrarrestar la alineación. En el caso en que las moléculas del dieléctrico no sean polares poseerán momentos dipolares inducidos en presencia del campo eléctrico existente entre las placas. Los momentos dipolares inducidos tienen la dirección del campo original. Un dieléctrico que tiene momentos dipolares eléctricos predominante en la dirección del campo externo, se dice que está polarizado por el campo, bien sea porque la polarización se deba a la alineación de los momentos dipolares permanentes de la moléculas polares o bien a la creación de momentos dipolares inducidos en el caso de las moléculas no polares. En cualquier caso, la alineación de los dipolos moleculares produce un campo eléctrico adicional debido a los dipolos cuyo sentido es opuesto al del campo original. El campo original se ve así debilitado.
El efecto neto de la polarización es de un dieléctrico homogéneo es la creación de una carga superficial sobre las caras del dieléctrico próximas a las placas. Es esta carga superficial, ligada al dieléctrico, la que produce un campo eléctrico opuesto a la dirección del engendrado por la carga libre de los conductores. Así, el campo eléctrico entre las placas se debilita.
Si el campo eléctrico original entre las placas de un condensador sin dieléctrico es E0 el campo en el dieléctrico es:
Carga y descarga
Cuando al condensador le aplicamos una diferencia de potencial este se carga, ya que al no estar las dos placas metálicas unidas entre si directamente, sino por medio de una batería o pila, cada una de las placas se cargará con electricidad positiva o negativa, ya que una de las placas cederá electrones para que la otra los gane.
Normalmente en un circuito, los condensadores se cargarán y se descargarán a través de resistencias. La carga y descarga de un condensador a través de resistencias se produce según una constante de tiempo y dependiendo de la resistencia y de ddp que le administremos según la fórmula t= R · C siendo t el tiempo en segundos, R el valor de la resistencia en Ohmios y C el valor del condensador en Faradios. En una constante de tiempo el condensador se carga aproximadamente un 63%, en la segunda constante de tiempo se carga otro 63% y así sucesivamente, se considera que el condensador está totalmente cargado en 5 constantes de tiempo. El proceso de descarga es similar al de carga.
Carga del condensador
C=1000 mF
R= 10 KW
V= 20V
t= R · C
t= 10W · 1000 mF · 5
t= 10 · 5 = 50s
t=50s
Tiempo
Voltios
10s
13.39 V
20s
17.63 V
30s
18.92 V
40s
19.41 V
50s
19.61 V
Descarga del Condensador
R = 10 KW
C = 1000 mF
Tiempo
Voltios
0
20 V
10s
6.2 V
20s
2.2 V
30s
0.9 V
40s
0.3 V
50s
0.1 V
Filtros pasivos
Cualquier combinación de elementos pasivos (R, L y C) diseñados para dejar pasar una serie de frecuencias se denominan un filtro.
En los sistemas de comunicaciones se emplean filtros para dejar pasar solo las frecuencias que contengan la información deseada y eliminar las restantes.
los filtros son usados para dejar pasar solamente las frecuencias que pudieran resultar sder de alguna utilidad y eliminar cualquier tipo de interferencia o ruido ajeno a ellas.
Existen dos tipos de filtros:
Filtros Pasivos: Son aquellos tipos de filtros formados por combinaciones serie o paralelo de elementos R, L o C.
Filtros Activos: Son aquellos que emplean dispositivos activos, por ejemplo los transistores o los amplificadores operacionales, junto con elementos R L C.
En general se tienen los filtros de los siguientes tipos:
1. Pasa altos
2. Pasa bajos
3. Pasa banda
Para cada uno de estos filtros existen dos zonas principales las cuales son llamadas Banda de paso y la banda de atenuación.
En la banda de paso, es donde las frecuencias pasan con un máximo de su valor, o hasta un valor de 70.71% con respecto a su original (la cual es la atenuación de –30 dB)
Filtro pasa bajos
Es el primer filtro que se tiene, su funcionamiento es a base de un condensador y resistencia, este filtro tiene la siguiente configuración:
Su funcionamiento es el siguiente:
El condensador se comporta como una resistencia dependiente de la frecuencia por la relacion de :
Es decir, para frecuencias muy bajas el condensador (por la regla de división de voltaje) al ser una resistencia muy alta, consume todo el voltaje, si se conecta la salida en paralelo al condensador se tendra el máximo de voltaje a la salida.
Conforme aumentemos la frecuencia de la fuente el condensador disminuye su impedancia, con lo que el voltaje que disipa disminuye , hasta tender a cero.
Este tipo de filtro tiene una grafica de respuesta en frecuencia:
En cualquier frecuencia se puede determinar la salida de por medio de la regla divisora de voltaje:
O para expresarlo en magnitud y en fase:
Separando en magnitud y fase
Entonces la magnitud queda expresada como:
A un angulo de fase :
La frecuencia de corte se define como el punto de Vo=.7071Vi
Sustituyendo obtenemos que:
Filtro Pasa-altos
Este es el segundo de los filtros pasivo, el único cambio que presenta es la conexión de la salida, la cual en vez de tomarse del condensador se toma de la resistencia lo cual nos provoca que en vez de dejar “pasar” las frecuencia bajas pasen las frecuencias altas.
Circuito:
Como ya se mencionó el circuito físicamente es igual que el anterior, solamente la salida se toma de la resistencia.
Explicación, cuando la frecuencia es demasiado baja, el voltaje se consume casi en su totalidad en el condensador, el cual se comporta como una impedancia de valor muy alto, por lo que en la salida no se tiene casi voltaje, cuando la frecuencia aplicada es aumentada se tiene que el valor de la impedancia representada por el condensador disminuye hasta que casi no consume voltaje, y la mayoría del voltaje se tiene a la salida.
Grafica de salida:
Estos dos filtros tienen un valor llamado frecuencia de corte, la cual es el valor de la frecuencia a partir del cual se considera que ya esta filtrando las señales.
Esta frecuencia esta determinada como la frecuencia en la que el valor de la salida con respecto a la entrada tiene una atenuación de -3dB. (o la salida es .717 del valor de la entrada).
Dependiendo de los valores elegidos de resistencia y capacitancia será el valor de la frecuencia de corte.
Pero, para una resistencia fija, el valor de la frecuencia de corte depende del valor de el condensador.
Siguiendo un procedimiento similar al anterior obtenemos que para el filtro pasa altas:
Filtro pasa bandas
Este es un filtro que se compone de un filtro pasa bajas y uno pasa altas conectados en cascada.
Los componentes se deben de seleccionar para que la frecuencia de corte del filtro pasaaltas sea menor que la del filtro pasabajas.
Las frecuencias de corte se pueden calcular con las formulas anteriores.
La característica mas importante de este circuito es el ancho de banda que permitiremos pasar, el ancho de banda es igual a la resta de las frecuencias de corte.
Fabricio Palermo, Ana Clara Sabbatella, Diego Martinez
6º agronomía
Curvas de descarga de un condensador
Fundamento
Cuando un condensador está cargado y se desea descargarlo muy rápidamente basta hacer un cortocircuito entre sus bornes. Esta operación consiste en poner entre los mismos un hilo conductor de muy poca resistencia. Si lo que se desea es descargar el condensador lentamente, entonces, entre sus bornes se coloca una resistencia.
El tiempo de descarga depende del valor de la resistencia R, de la capacidad del condensador C y del voltaje V0 que exista en el condensador en el momento inicial de la descarga. La diferencia de potencial entre los extremos del condensador decrece con el tiempo t siguiendo una ley exponencial.
V es una magnitud instantánea, representa la diferencia de potencial entre los bornes del condensador a medida que se va descargando.
I es una magnitud instantánea, representa la intensidad que circula por el circuito en cada instante de tiempo t, e Io es la intensidad inicial o intensidad en el instante t = 0. Cuando t tiende hacia infinito la intensidad I tiende a cero.
Fundamento
Cuando un condensador está cargado y se desea descargarlo muy rápidamente basta hacer un cortocircuito entre sus bornes. Esta operación consiste en poner entre los mismos un hilo conductor de muy poca resistencia. Si lo que se desea es descargar el condensador lentamente, entonces, entre sus bornes se coloca una resistencia.
El tiempo de descarga depende del valor de la resistencia R, de la capacidad del condensador C y del voltaje V0 que exista en el condensador en el momento inicial de la descarga. La diferencia de potencial entre los extremos del condensador decrece con el tiempo t siguiendo una ley exponencial.
V es una magnitud instantánea, representa la diferencia de potencial entre los bornes del condensador a medida que se va descargando.
I es una magnitud instantánea, representa la intensidad que circula por el circuito en cada instante de tiempo t, e Io es la intensidad inicial o intensidad en el instante t = 0. Cuando t tiende hacia infinito la intensidad I tiende a cero.
Leandro Peregalli, Lucia Lasa, Ana Clara Sabbatella
MAPEO DEL CAMPO ELECTRICO
OBJETO DE LA EXPERIENCIA
Examinar la naturaleza del campo eléctrico mediante el mapéo de líneas equipotenciales correspondientes a una distribución de carga dada y posterior trazado de las líneas de campo asociadas.
METODOLOGIA
Consiste en producir un campo eléctrico entre dos superficies conductoras (electrodos) inmersas en un medio de alta resistencia. Luego, mediante la utilización del voltímetro, se mapéan los puntos de igual potencial, quienes definen superficies equipotenciales y por consiguiente las líneas del campo eléctrico presente entre los electrodos
Fundamentos teóricos
En la teoría del campo eléctrico, se ha demostrado que:
(se emplean coordenadas cartesianas por simplicidad pero puede expresarse en otras coordenadas dependiendo de la simetría del problema).
La fórmula (1) establece que el campo eléctrico es el Gradiente del potencial eléctrico con signo cambiado.
Matemáticamente representa la dirección de máxima variación de la función potencial. De lo anterior surge que las líneas de campo eléctrico y las líneas equipotenciales constituyen una familia de curvas ortogonales, esto significa que, en cada punto de intersección entre ellas, las tangentes de las mismas en ese punto forman un ángulo recto (ver como ejemplo la FIG.1).
La experiencia de laboratorio se apoyará en este hecho.
FIG.1: Líneas equipotenciales y líneas de campo correspondientes a una carga puntual. Puede observarse que son familias de curvas ortogonales.
Material a utilizar
*Fuente de alimentación.
*Equipo para la práctica de campo eléctrico.
*Multímetro.
*Cables de Conexión.
Como medio para mapear las líneas equipotenciales se empleará agua de la canilla. Esta presenta una conductividad uniforme y lo suficientemente baja (alta resistencia) como para poder realizar la experiencia.
Técnica Operatoria
FIG. 2: Circuito utilizado para obtener las mediciones.
Llene el plato con agua y arme el circuito presentado en la FIG.2. Solicite la autorización al auxiliar docente para hacer la conexión a la fuente de alimentación.
Cuando se conecta el circuito, entre los electrodos existirá una diferencia de potencial V, igual a la de la fuente, medida con el voltímetro.
Tome como punto de referencia (V=0) uno de los electrodos y fije al mismo una de las puntas exploradoras.
Con la otra punta exploradora seleccione un punto cualquiera entre los electrodos y anote sus coordenadas X,Y y el potencial, V1, indicado por el voltímetro. Desplazando la punta exploradora busque los puntos que están al mismo potencial V1, determine sus coordenadas (X,Y) y complete la tabla de la FIG.3 (hoja de datos). Obtenga cinco o más equipotenciales que permitan dibujar el espectro bidimensional buscado (consulte con el auxiliar de laboratorio ante cualquier duda ).
Una vez finalizada la toma de datos experimentales para las equipotenciales, mida los potenciales de tres puntos muy próximos entre sí, ubicados sobre el eje de simetría de los electrodos.
V1 V2 V3 V4 V5
X Y X Y X Y X Y X Y
1
2
3
.
.
.
9
10
FIG.3: Esquema de la tabla para registrar los datos.
Laura Churi, Tatiana Gutierrez y Natalia Aldao
Examinar la naturaleza del campo eléctrico mediante el mapéo de líneas equipotenciales correspondientes a una distribución de carga dada y posterior trazado de las líneas de campo asociadas.
METODOLOGIA
Consiste en producir un campo eléctrico entre dos superficies conductoras (electrodos) inmersas en un medio de alta resistencia. Luego, mediante la utilización del voltímetro, se mapéan los puntos de igual potencial, quienes definen superficies equipotenciales y por consiguiente las líneas del campo eléctrico presente entre los electrodos
Fundamentos teóricos
En la teoría del campo eléctrico, se ha demostrado que:
(se emplean coordenadas cartesianas por simplicidad pero puede expresarse en otras coordenadas dependiendo de la simetría del problema).
La fórmula (1) establece que el campo eléctrico es el Gradiente del potencial eléctrico con signo cambiado.
Matemáticamente representa la dirección de máxima variación de la función potencial. De lo anterior surge que las líneas de campo eléctrico y las líneas equipotenciales constituyen una familia de curvas ortogonales, esto significa que, en cada punto de intersección entre ellas, las tangentes de las mismas en ese punto forman un ángulo recto (ver como ejemplo la FIG.1).
La experiencia de laboratorio se apoyará en este hecho.
FIG.1: Líneas equipotenciales y líneas de campo correspondientes a una carga puntual. Puede observarse que son familias de curvas ortogonales.
Material a utilizar
*Fuente de alimentación.
*Equipo para la práctica de campo eléctrico.
*Multímetro.
*Cables de Conexión.
Como medio para mapear las líneas equipotenciales se empleará agua de la canilla. Esta presenta una conductividad uniforme y lo suficientemente baja (alta resistencia) como para poder realizar la experiencia.
Técnica Operatoria
FIG. 2: Circuito utilizado para obtener las mediciones.
Llene el plato con agua y arme el circuito presentado en la FIG.2. Solicite la autorización al auxiliar docente para hacer la conexión a la fuente de alimentación.
Cuando se conecta el circuito, entre los electrodos existirá una diferencia de potencial V, igual a la de la fuente, medida con el voltímetro.
Tome como punto de referencia (V=0) uno de los electrodos y fije al mismo una de las puntas exploradoras.
Con la otra punta exploradora seleccione un punto cualquiera entre los electrodos y anote sus coordenadas X,Y y el potencial, V1, indicado por el voltímetro. Desplazando la punta exploradora busque los puntos que están al mismo potencial V1, determine sus coordenadas (X,Y) y complete la tabla de la FIG.3 (hoja de datos). Obtenga cinco o más equipotenciales que permitan dibujar el espectro bidimensional buscado (consulte con el auxiliar de laboratorio ante cualquier duda ).
Una vez finalizada la toma de datos experimentales para las equipotenciales, mida los potenciales de tres puntos muy próximos entre sí, ubicados sobre el eje de simetría de los electrodos.
V1 V2 V3 V4 V5
X Y X Y X Y X Y X Y
1
2
3
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.
.
9
10
FIG.3: Esquema de la tabla para registrar los datos.
Laura Churi, Tatiana Gutierrez y Natalia Aldao
viernes, 15 de mayo de 2009
Circuitos eléctricos
La ley de Ohm relaciona la corriente y el voltaje (diferencia de potencial) aplicado a una resistencia. Sin embargo, sólo en muy raras ocasiones se tiene una sola resistencia; En la práctica lo que se tiene son sistemas más o menos complejos compuestos de varias resistencias y otros elementos. En este caso particular se estudiará el caso más sencillo que es de asociación de resistencias . Alguna veces no todas las redes pueden reducirse a sencillas combinaciones serie-paralelo. Para resolver circuitos más complejos o redes eléctricas es necesario generalizar la ley de Ohm mediante las reglas de Kirchhoff. El desarrollo de la tecnología relacionada con los circuitos eléctricos ha permitido un acelerado progreso industrial, pues facilitó el amplio uso de la energía eléctrica.
DIEGO MARTINEZ, LUCIA LASA 6º de Agronomia
Capacidad eléctrica
En electrostática, todo objeto conductor se caracteriza por un potencial constante en todos sus puntos y dentro de él. La diferencia de potencial entre dos conductores cargados pueden acelerar cargas de prueba y, por eso el sistema almacena energía. Un condensador es un dispositivo que almacena energía porque almacena carga. Un par de conductores, separados ya sea por el espacio vacío o por un material no conductor (dieléctrico), forma un condensador. La capacidad es un parámetro de cada condensador que depende de su forma geométrica y del tipo de material utilizado para aislar eléctricamente las placas. Diversas formas de condensadores pueden mantener distintas cantidades de carga para una determinada diferencia de potencial o pueden mantener distintas diferencias de potencial para determinada cantidad de carga.
Introducción: Los condensadores son elementos eléctricos ampliamente usados en una gran variedad de circuitos. El condensador es un elemento que acumula energía eléctrica en términos del campo eléctrico producido en su interior como consecuencia de las cargas eléctricas que se depositan en sus placas. Casi cualquier aparato con circuitos electrónicos contiene condensadores. Como implican una diferencia de potencial pueden almacenar energía, al igual que carga. Un rayo es la descarga espectacular de un gran condensador, formado por el sistema de una nube y la tierra.
Los condensadores tienen utilidad especial para almacenar carga a corto plazo, al igual que energía. Una lámpara de Flash de fotografía contiene un condensador que almacena la energía y la descarga cuando se necesite el destello. Los sistemas de respaldo para emergencia para computadoras dependen de este empleo de los condensadores. Se usan para sintonizar la frecuencia de receptores de radio. Para eliminar chispas en los sistemas de encendidos de automóviles.
DIEGO MARTINEZ, LUCIA LASA 6º de Agronomia
LEY DE OHM
Circuito mostrando la Ley de Ohm: Una fuente eléctrica con una diferencia de potencial V, produce una corriente eléctrica I cuando pasa a través de la resistencia R
La Ley de Ohm establece que "La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:
I=V/R
donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω).
Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando.
La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:
V=I.R
Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V-I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I.
Enunciado.
En un conductor recorrido por una corriente eléctrica, el cociente entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos del conductor y la intensidad de la corriente que por él circula es una cantidad constante, que depende del conductor. A esta cantidad se le denomina resistencia.
La ley enunciada verifica la relación entre voltaje de la red y corriente en un resistor.
Historia.
Como resultado de su investigación, en la que experimentaba con materiales conductores, el científico alemán Georg Simon Ohm llegó a determinar que la relación entre voltaje y corriente era constante y nombró a esta constante resistencia.
Esta ley fue formulada por Georg Simon Ohm en 1827, en la obra Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Trabajos matemáticos sobre los circuitos eléctricos), basándose en evidencias empíricas. La formulación original es:
Siendo la densidad de la corriente, σ la conductividad eléctrica y el campo eléctrico, sin embargo se suele emplear las fórmulas simplificadas anteriores para el análisis de los circuitos.
VIDEO DE LA LEY DE OHM
Tatiana Gutierrez, Laura Churi y Natalia Aldao
Electromagnetismo
El electromagnetismo es una rama de la Física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell.
El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable sólo a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de éstas, el Electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares, para los que es necesario usar la Mecánica Cuántica.
El electromagnetismo considerado como fuerza es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo actualmente conocido.
Fabricio Palermo, Ana Clara Sabbatella
6to Agronomia 2009
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