Informe 8. Circuito RC

Universidad del Atlántico
Facultad de Ciencias Básicas

Laboratorio de Física Electromagnética
Circuito RC serie
1
J. Cervantes, 1D. Navarro, 1S. Reales, 1L. Rocha
2
J. Álvarez
1
Estudiantes de ingeniería Industrial, 2Profesor de Física Facultad de Ciencias Básicas
RESUMEN
Este informe se enfoca en el estudio teórico y práctico de un circuito RC sometido a voltaje directo (VD). Se
exploró temas como la carga y descarga de un condensador, así como los conceptos de t1/2 y τ. El diseño
experimental consistió en utilizar un simulador, una fuente de voltaje ajustable, un multímetro digital,
resistencias, capacitores y un celular. El procedimiento se divide en procesos de carga y descarga de un
condensador. Se realizó cálculos a partir de los datos obtenidos, incluyendo la deducción matemática de
ecuaciones de carga y descarga, la determinación del significado físico del tiempo de vida media del capacitor y
la evaluación de la capacitancia desconocida.
PALABRAS CLAVES: carga, descarga, condensador, capacitancia, resistencia.
1. INTRODUCCIÓN 2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
La experimentación con circuitos RC sometidos a Un circuito RC es un circuito que contiene

voltaje alterno ofrece valiosa información sobre el resistencia y capacitancia. Como se presenta en
comportamiento dinámico de los capacitores en un Capacitancia, el condensador es un componente
entorno práctico. Este informe aborda el proceso de eléctrico que almacena carga eléctrica, almacenando
carga y descarga de un condensador en un circuito energía en un campo eléctrico.
RC, proporcionando una visión detallada de
conceptos fundamentales como el tiempo de vida
media y la constante de tiempo capacitiva. La
investigación se apoya en el uso de un simulador y
una variedad de materiales, desde resistencias hasta
capacitores de diferentes valores. Se detallan las
precauciones de seguridad y se presenta un esquema
del montaje experimental para guiar la ejecución del
procedimiento. El objetivo es obtener datos
experimentales que permitan calcular la constante
Figura 1. Circuito RC
de tiempo capacitiva, comprender el significado
físico del tiempo de vida media y determinar la Esta figura muestra un circuito RC sencillo que
capacitancia desconocida. Este estudio contribuirá emplea una fuente de voltaje de dc (corriente
al entendimiento práctico de los circuitos RC y al continua) ε, un resistor R, un condensador C y un
análisis de su comportamiento bajo voltaje directo.
interruptor de dos posiciones. El circuito permite Suponiendo que u=εC−q, entonces du=−dq .
cargar o descargar el condensador, según la El resultado es
posición del interruptor. Cuando el interruptor se
mueve a la posición A, el condensador se carga,
dando lugar al circuito de la parte (b). Cuando el
interruptor se mueve a la posición B, el
condensador se descarga a través del resistor.
Cargar un condensador
Se puede utilizar la regla de las tensiones de

Kirchhoff para entender la carga del condensador.
El resultado es la ecuación ε −VR−Vc=0 . Esta
Al simplificar se obtiene una ecuación para la carga
ecuación puede utilizarse para modelar la carga en
del condensador de carga en función del tiempo:
función del tiempo a medida que se carga el
condensador. La capacitancia se define como −t −t
q (t )=Cε (1−e RC )=Q(1−e τ ) (1)
q
C= , por lo que el voltaje a través del
V
Las unidades de RC son segundos, unidades de
q
condensador es VC = . Al utilizar la ley de Ohm, tiempo. Esta cantidad se conoce como la constante
C
de tiempo:
la caída de potencial a través del resistor es
dq τ =RC (2)
V R=IR , y la corriente se define como I = .
dt
A medida que aumenta la carga en el condensador,
ε −VR−Vc=0 , disminuye la corriente a través del resistor. La
corriente a través del resistor se puede calcular
q
ε −IR− =0 , tomando la derivada temporal de la carga.
C
dq q
ε −R − =0.
dt C
Esta ecuación diferencial se puede integrar para

hallar una ecuación para la carga del condensador −t
en función del tiempo. I ( t )=I 0 e
τ (3)
dq q
ε −R − =0 ,
dt C
Descarga de un condensador
dqdt=εC−qRC ,
Cuando el interruptor en la Figura 1 se mueve a la
q t posición B, el circuito se reduce al circuito de la
∫ εCdq−q = RC
1
∫ dt parte (c), y se permite que el condensador cargado
0 0
se descargue a través del resistor. Al utilizar la regla
de las tensiones de Kirchhoff para analizar el
circuito a medida que se descarga el condensador se  Sin estar el capacitor conectado al circuito,
obtiene la ecuación −VR−Vc=0, que se con el voltímetro se comprobó que se
q encontraba completamente descargado. Si
simplifica en IR+ =0. Al utilizar la definición
C tenía alguna carga almacenada, se podía
dq −q cortocircuitar sus terminales con un
de corriente R= e integrando la ecuación material conductor.
dt C
de bucle se obtiene una ecuación para la carga del
 Se utilizó un capacitor con una capacitancia
condensador en función del tiempo:
de por ejemplo 6600 uF y un resistor de
−t 3300 Ω.
q ( t )=Q e τ (4)
 Se tuvo el celular listo para iniciar la
Aquí, Q es la carga inicial del condensador y τ = RC grabación de vídeo.
es la constante de tiempo del circuito. Como se
muestra en el gráfico, la carga disminuye  Cuando pasaron 5 constantes de tiempo se
exponencialmente desde la carga inicial, detuvo la grabación del video.
acercándose a cero a medida que el tiempo se
 Se realizó una tabla de valores de Voltaje, y
aproxima al infinito. La corriente en función del
tiempo para el proceso de carga del
tiempo se puede calcular tomando la derivada
capacitor.
temporal de la carga:
−t
Proceso de descarga del capacitor
−Q τ
I ( t )= e (5)
 Se montó el circuito para descarga en el
RC
cual el condensador y la resistencia se
El signo negativo muestra que la corriente fluye en conectaron en paralelo. Se utilizó el mismo
la dirección opuesta a la que se encuentra cuando se valor del voltaje que en la carga pero la
está cargando el condensador. resistencia se cambió por una de 200 kΩ y
un capacitor de 3300 uF se realizó el mismo
procedimiento.
3. DISEÑO EXPERIMENTAL
 Se repitió el procedimiento con un capacitor
Proceso de carga de capacitancia desconocida dada por el
profesor.
 Se armó el circuito en serie para carga. Se
colocó un voltímetro en paralelo con el  Se realizó una tabla de valores completa
capacitor. Sin estar conectada la fuente DC para el proceso de descarga donde se
al circuito, se encendió y se ajustó un mostraron los valores de tiempo y del
voltaje de aproximadamente 10V. Este voltaje del capacitor. Se hizo lo mismo con
voltaje está por debajo del voltaje que el capacitor desconocido.
soportaba el capacitor con el fin de evitar
daños en él. Después de hacer los ajustes, se
apagó la fuente. 4. CÁLCULOS Y GRÁFICOS
Teniendo en cuenta los datos, se hace la gráfica de

estos para poder lin
5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
Comente de forma detallada y clara los resultados

obtenidos a partir de las gráficas y los cálculos
realizados en el procesamiento del laboratorio.
6. CONCLUSIONES
En este aparte van las conclusiones más importantes
7. BIBLIOGRAFÍA
[1] W. Moebs, S. J. Ling, J. Sanny, Fisica

universitaria, Vol 2, 2016
[2] Neamen, D. A. (2023). Circuitos eléctricos.

McGraw-Hill Education.
[3] Hayt Jr., W. H., Buck, J. E., & Durbin, S. M.

(2022). Circuitos electrónicos. McGraw-Hill
Education.
[4] Alexander, C. K., & Sadiku, M. S. (2021).

Introducción a los circuitos eléctricos. McGraw-Hill
Education.
ANEXOS
,,,,,,,

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1. INTRODUCCIÓN 2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

La experimentación con circuitos RC sometidos a Un circuito RC es un circuito que contiene

Se puede utilizar la regla de las tensiones de

Esta ecuación diferencial se puede integrar para

Teniendo en cuenta los datos, se hace la gráfica de

Comente de forma detallada y clara los resultados

En este aparte van las conclusiones más importantes

[1] W. Moebs, S. J. Ling, J. Sanny, Fisica

[2] Neamen, D. A. (2023). Circuitos eléctricos.

[3] Hayt Jr., W. H., Buck, J. E., & Durbin, S. M.

[4] Alexander, C. K., & Sadiku, M. S. (2021).

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