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Circuito RC
Circuito RC
Circuito RC
Circuito RC
Sebastián Romero
Curso: Mecánica 2A
Objetivos a realizar:
El objetivo de este trabajo es el estudio de un circuito RC, cargándolo y
descargándolo, y utilizando
Realizar mediciones y tabular los valores registrados.
Trazar las gráficas correspondientes. los distintos instrumentos facilitados por la
cátedra.
Introducción:
En este informe se expondrán las experiencias llevadas a cabo en el laboratorio de Física
por los alumnos de segundo año de Ing. Mecánica
Elementos a utilizar:
a- Tablero de fuente, resistencias, capacitores e inductancia.
Este tablero permite emplear una fuente nominal de 6V, conformado por cuatro baterías
de 1,5V cada una.
Además y para este Trabajo Práctico, consta de una serie de resistencias y capacitores
de distintos valores.
b- Cables conectores
c-Instrumentos de lectura
Dónde:
· ε: fuente de tensión continua.
· A: amperímetro.
· s: interruptor para seleccionar el
recorrido de la corriente.
· R: resistencia.
· C: capacitor.
Figura 1
Fundamentos teóricos:
Carga del Capacitor:
Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales
distintos, el capacitor no se carga instantáneamente sino que adquiere cierta carga por
unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito. La Figura 1
representa un capacitor y una resistencia conectados en serie a dos puntos entre los
cuales se mantiene una diferencia de potencial. Si “q” es la carga del condensador en
cierto instante posterior al cierre del interruptor e “i” es la intensidad de la corriente en el
circuito en el mismo instante, se tiene:
q=Q f ¿ )
−t / RC
i=I 0 e
Donde Qf es el valor final hacia el cual tiende asintóticamente la carga del capacitor, I0 es
la corriente inicial y e = 2,718 es la base de los logaritmos naturales. En la Figura 3 se
representa la gráfica de ambas ecuaciones, en donde se observa que la carga inicial del
capacitor es cero y que la corriente tiende asintóticamente a cero. Al cabo de un tiempo
igual a RC, la corriente en el circuito ha disminuido a 1/e [≅ 0,368] de su valor inicial. En
este momento la carga del capacitor ha alcanzado una fracción (1 – 1/e) [≅ 0,632] de su
valor final. El producto RC es, en consecuencia, una medida de la velocidad de carga del
capacitor y por ello se llama constante de tiempo. Cuando RC es pequeña, el capacitor se
carga rápidamente; cuando es más grande, el proceso de carga toma más tiempo.
Supongamos ahora, en la Figura 1, que el capacitor ya ha adquirido una carga Q0 y que además
hemos quitado la fuente del circuito y unido los puntos abiertos. Si ahora cerramos el interruptor,
tendremos que:
−t / RC
q=Q0 e
−t / RC
i=I 0 e
En la Figura 2 se representan las gráficas de estas expresiones. Observamos que la corriente inicial
es I0 y la carga inicial Q0; además, tanto i como q tienden asintóticamente a cero. La corriente es
ahora negativa porque tiene, obviamente, un sentido opuesto al de carga.
Técnica Operatoria:
a. Arme un circuito RC serie en régimen de carga, teniendo el cuidado de no conectar la
fuente a dicho circuito antes de la medida del voltaje y el amperaje (¿por qué?).
Nota: se sugiere que si posee un teléfono celular con cámara y con timer, se filmen las
pantallas de los multímetros y luego se construyan las tablas de voltaje y corriente versus
tiempo mediante la toma de estos valores obtenidos mediante la filmación.
Para llenar las tablas tomamos las medidas de los voltímetros y amperímetros
cada 5 segundos, desde el segundo 0 hasta que los valores en ambos medidores
tengan una variación mínima.
Gráfico de carga:
Figura 2
Gráficos de descarga:
Figura 3
Conclusiones:
Cuando cargamos el capacitor, vemos que al principio se carga rápidamente y luego, a medida que
pasan los segundos la carga se produce más lenta. El voltímetro tenderá en el tiempo a una carga
“máxima”, es decir, podría apreciarse una asíntota horizontal en la gráfica de los datos obtenidos
con el voltímetro. Por otro lado, la gráfica de los datos arrojados por el amperímetro muestra que
al principio la corriente baja muy rápido, y luego más despacio, tendiendo a cero. En este caso
también podría apreciarse una asíntota horizontal en la gráfica correspondiente.
Al descargar el capacitor vemos que el fenómeno que se produce en la gráfica del voltímetro es
similar a la del amperímetro cuando cargamos el capacitor; se descarga rápidamente al principio y
luego tiende a cero, pero nunca alcanza dicho valor. Con la gráfica del amperímetro pasa algo
similar a la del voltímetro al cargar el capacitor. Empieza en cero y luego tiende a un “máximo”
limitado por una asíntota horizontal.