Curva de carga de un condensador

PRÁCTICA 6: CURVA DE
CARGA DE UN CAPACITOR
Tamara Pérez Guillemette
Yago Pérez Armada
Pablo Rivas Varela

FÍSICA
06/03/2014
16:00/19:15

Resumen
La electricidad (del griego elektron) es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la
presencia o el movimiento de cargas eléctricas. En poco más de dos siglos ha pasado de ser
una incógnita y un mero entretenimiento a convertirseen una necesidad básica. Su gran
flexibilidad provoca que sus usos sean infinitos y que se pueda emplear para generar luz,
calor, movimiento, señales… Aunque tiene un gran inconveniente, que no se puede almacenar
a gran escala de forma viable por lo que estamos obligados a producirla constantemente.
Sin embargo, sí que existe la posibilidad de almacenarla a pequeña escala gracias a uncondensador, un dispositivo constituido por dos conductores (armaduras) próximos uno a otro
y aislados entre sí por un dieléctrico. Las placas, sometidas
a una diferencia de potencial adquieren una determinada
carga eléctrica por inducción de la negativa sobre la
positiva, del mismo módulo en valor absoluto pero de
signo contrario.
El precursor del condensador moderno surgió en 1745 por
elalemán Ewald Georg von Kleist quien descubrió que la
carga podía ser almacenada haciendo pasar una cierta
corriente eléctrica a través de una varilla metálica
introducida en un recipiente de vidrio mientras se
aguantaba con una mano. Resultó que la mano y el agua
actuaban como conductor mientras que el vidrio actuaba
Ilustración 1: Botella de Leyden
como aislante. Al año siguiente el HolandésPieter van
Musschenbroek inventó un condensador similar que se conoció como botella de leyden en
honor a la Universidad donde trabajaba.
Tras varios años de investigación se perfeccionó el diseño de la
botella al recubrirla con hojas metálicas de estaño o aluminio,
aumentando así la carga del “condensador” y su seguridad.
En la actualidad los condensadores constituyen una parte
fundamentalde la electrónica y de la física aplicada debido a su
capacidad única de almacenamiento eléctrico. Los hay de
muchos tipos y se clasifican según el material aislante
empleado: de papel, de mica, electrolíticos… o según su
estructura: cilíndricos, plano paralelos, circulares…

Ilustración 2: Condensador plano
paralelo. La batería se encarga de
acumular carga negativa en una
de las placasmientras que en la
otra se crea positiva por inducción
de la primera.

El objetivo de esta práctica es el de obtener la curva de carga de
un capacitor en función del tiempo a partir de varias pruebas en
las que iremos variando la resistencia del circuito, la capacidad
de los condensadores o el voltaje aplicado. A partir de las
diferentes medidas (I/t) intentaremos obtener la ecuación querelacione la intensidad de corriente cuando el capacitor se está
cargando y el tiempo trascurrido además de sacar conclusiones
de las consecuencias que acarrea la variación de los parámetros
antes comentados.

1

Introducción
Supongamos que el condensador se encuentra inicialmente descargado y se conecta a una
fuente de potencial eléctrico, la diferencia de potencial en el
circuitoserá igual a:
∆𝑉 = ∆𝑉 𝑅 + ∆𝑉 𝐶 = 𝐼𝑅 +

𝑄
𝑑𝑄
𝑄
=
𝑅+
𝐶
𝑑𝑡
𝐶

Para esta expresión hemos tenido en cuenta la ley de Ohm
generalizada.
La solución de esta ecuación diferencial es la siguiente:
𝑄(𝑡) = 𝐶∆𝑉(1 − 𝑒 −𝑡/𝑅𝐶 ) (1)
Esta ecuación nos indica que la carga almacenada por el
condensador tiende asintóticamente a su valor estacionario. En
cambio, si el circuito se desconecta de lafuente, la carga decae
exponencialmente:

Ilustración 3: Esquema del circuito de carga de un
capacitor.

𝑄(𝑡) = 𝑄 𝑜 𝑒 −𝑡/𝑅𝐶 (2)
Teniendo en cuenta la expresión (1), la intensidad que circula por el circuito mientras el
condensador se carga a través de una resistencia R, viene dada por:
𝐼(𝑡) =

∆𝑉 −𝑡/𝑅𝐶
𝑒
(3)
𝑅

Procedimiento experimental
El material necesario para llevar a cabo el...