CORPORACIÓN CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA
Circuito RC Janine Acosta, Marlon Castillo, María del Rosario Cotes, Rubén Darío León Profesor Jaime Márquez. Grupo BD1 – Mesa 5. 09-05-2011 Laboratorio de Física de Campos, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla
Resumen
La duración duración del ciclo encendid encendido/ap o/apaga agado do es determinada por la constante de tiempo de una combinación resistor-capacitor.
En esta experiencia se pretende comprobar comprobar que en un circuito RC, al cerrar el interruptor, la intensidad de la corriente (A) que pasa a través de él va disminuyendo de form forma a expo expone nenc ncia iall a medi medida da que que aumenta el tiempo (s) de exposición a la fuente de poder, siendo su valor máximo a los 0 segundos y su valor mínimo al llegar a los 500 segundos.
2. Fundamentos Teóricos Un circui circuito to RC es un circ circui uito to con con un cond conden ensa sado dorr y una una resi resist sten enci cia, a, como como muestra la figura 1.
Palabras claves Intensidad, tiempo, circuito RC, voltaje…. Abstract In this experiment, we intended to check that an RC circuit, closing the switch, the intensity of current (A) passing through it decre decrease ases s expon exponent ential ially ly with with increa increasin sing g exposure time (s) to the power supply, and its maximum value at 0 seconds and its lowest reach 500 seconds.
Fig. 1. Circuito RC
En un proceso de carga, cuando cerramos el interruptor, el condensador no se carga instantáneamente, instantáneamente, su carga evoluciona con el tiempo en forma exponencial: e(1 - e-t/RC ) Q = C e(1
Key words
y la corriente en forma
Intensity, time, RC circuit, voltage....
I=εR e-t/RC 1. Introducción
Es decir, inicialmente toma el valor Io = ε/R , y después decrece exponencialmente con el tiempo tiempo.. Al produc producto to RC se le llam llama a cons consta tant nte e de tiem tiempo po del del circ circui uito to (τ ) y representa el tiempo que tarda en disminuir la corriente hasta 1/ e de su valor valor inicia inicial; l; -1 esto es, en un tiempo τ , I = e = 0.368I0. En un tiempo 2 τ , I = e-2 = 0.135I0, etcétera.
En el simple acto de cargar o descargar un capacitor, se puede encontrar una situación en que las corrientes, voltajes y potencias si cambian con el tiempo, los capacitores tienen muchas aplicaciones que utilizan su capacidad de almacenar carga y energía; por eso, entender lo que sucede cuando se cargan o se descargan es de gran importancia práctica.
3. Desarrollo experimental
Much Muchos os circ circui uito tos s eléc eléctr tric icos os cont contie iene nen n resi resist sto ores res y capa apacito citore res. s. La carg carga/ a/ desca descarg rga a de un capaci capacito torr tiene tiene mucha muchas s aplicaciones.
Para la realización de este laboratorio, se real realiz izó ó el mont montaj aje e del del circ circui uito to que que se muestra en la figura 2, utilizando una fuente
1
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA de poder ajustada a 10V, una resistencia de 100KΩ, un capacitor de 1000µF (anteriormente descargado) y un voltímetro, dejando desconectado el extremo positivo del circuito de la salida positiva de la fuente.
140
2,47
2,47x10 -5
160
2,05
2,05x10 -5
180
1,70
1,70x10 -5
200
1,41
1,41x10 -5
220
1,17
1,17x10 -5
240 260
0,96 0,80
9,6x10-6 8,0x10-6
280
0,66
6,6x10-6
300
0,55
5,5x10-6
320
0,46
4,6x10-6
340
0,39
3,9x10-6
360
0,32
3,2x10-6
380
0,27
2,7x10-6
400
0,23
2,3x10-6
Una vez montado el circuito, se enciende la fuente y su salida positiva se conecta al extremo positivo del circuito.
420
0,19
1,9x10-6
440
0,16
1,6x10-6
460
0,14
1,4x10-6
Hecho esto, se procede a tomar los datos del voltaje cada 20 segundos, iniciando en 0 segundos y terminando en 500 segundos, con el fin de calcular la intensidad de la corriente.
480
0,12
1,2x10-6
500
0,10
1,0x10-6
Fig. 2. Montaje circuito RC
Tabla 1. Datos iniciales
Los datos consignados en la anterior tabla demuestran que a medida que el tiempo durante el cual es cargado el circuito aumenta, el voltaje que circula por éste disminuye, al igual que la intensidad de la corriente.
4. Cálculos y análisis de resultados τ teórico τ1
I1 = I0e=3,68×10-5
τ2
I2 = I0e2=1,35×10-5
τ3
I3 = I0e3=4,98×10-6
Teórico
τ4
I4 = I0e4=1,83×10-6
Práctico
τ5
I5 = I0e5=6,74×10-7
Comparación τ teórico y τ práctico: τ
τ 1 3,68 x 10-5 3,36 x10-5
τ 2 1,35 x 10-5 1,41 x10-5
τ 3 4,98 x 10-6 5,5 x10-6
Tabla 2. Comparación
τ teórico
τ 4 1,83 x 10-6 2,3 x10-6 y
τ 5 6,74 x 10-7 1,0 x10-6
τ práctico
Al comprar los datos teóricos y prácticos, se obtienen los siguientes errores porcentuales:
τ práctico: T (s)
ΔV (V)
I (A)
0
9,80
9,8x10 -5
20
8,13
8,13x10-5
40
6,63
6,63x10-5
60
5,42
5,42x10-5
80
4,46
4,46x10-5
100
3,36
3,36x10 -5
120
3,00
3,00x10 -5
τ 1
τ 2
τ 3
τ 4
τ 5
8,69%
4,44%
11,44%
25,68%
48,36%
Tabla 2. Errores porcentuales
Graficar I vs. T
2
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA Fig. 3. Gráfica I vs. T
valor máximo a los 0 segundos, y su valor mínimo a los 500 segundos donde es casi igual a 0.
Analizando la anterior gráfica, se puede deducir que, a medida que el tiempo de carga del circuito aumenta, la intensidad de la corriente disminuye exponencialmente, llegando a su límite máximo a los 500 segundos.
Bibliografía
1. Constante de tiempo de un circuito
5. Conclusiones
RC [en línea]. Disponible en Internet: [consultado el 5 de mayo de 2011].
A pesar de que el error porcentual entre los valores teóricos y prácticos es relativamente alto, debido a la inestabilidad al momento de ajustar el voltaje en la fuente, se pudo demostrar en esta experiencia que lo expuesto en la teoría del circuito RC es cierto, ya que a medida que pasaba el tiempo de exposición del circuito a la fuente, el voltaje que circulaba a través de él iba disminuyendo, por lo cual la intensidad de la corriente también disminuía.
2. LUPIO Bobadilla, Franco. Circuito RC [en línea]. Disponible en Internet: [consultado el 5 de mayo de 2011].
3. SERWAY, Raymond A. Física para ciencias e ingeniería, Tomo II. Quinta edición en español. McGraw-Hill / Interamericana Editores, SA de CV. México, 2002 [consultado el 6 de mayo de 2011].
De igual forma, al graficar la intensidad contra el tiempo, se pudo establecer que la corriente disminuye exponencialmente a la vez que el tiempo es mayor, siendo su
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