CIRCUITO RC 1
Universidad Católica de Colombia Integrantes grupo: Steven Martínez niño 503600
[email protected] Josue fernadez zambrano 503917
[email protected] Alvaro daniel segura 504481
[email protected] Juan Quiroga cruz 505468
[email protected] Juan carlos marroquin
[email protected]
RESUMEN: Con el fin de comprender mejor los efectos que sobre la corriente alterna producen en los circuitos los componentes RLC conectados en serie, veremos en el siguiente laboratorio las pautas que son necesarias a considerar para determinar el tiempo y el voltaje que se tiene en cada uno de los puntos tomados. Los efectos de una resistencia en un circuito de alterna, son los mismos que produce en un circuito de continua, ya que la tensión y la corriente alternas están en concordancia de fase, es decir, la resistencia pura no crea desfase entre la tensión y la corriente. Así, en un divisor de tensión alterna resistivo, las caídas de tensión (c.d.t.) producidas en cada una de las resistencias pueden ser sumadas aritméticamente para obtener el valor de la tensión aplicada. I.
INTRODUCCIÓN
En los Circuitos RC al cerrar el interruptor, el capacitor comienza a cargarse, en esta experiencia de laboratorio analizaremos aparte de la carga la descarga del capacitor. También se comparara la capacitancia experimental con el valor nominal indicado, el error también será hallado. Este informe contara con la descripción de lo realizado en nuestra experiencia de laboratorio.
II.
MARCO TEORICO
Cuando un capacitor cargado se comienza a descargar, el comportamiento de dicha carga en función del tiempo es exponencial. Teniendo en cuenta que la carga es directamente proporcional al voltaje, se tiene la siguiente expresión para el voltaje del condensador en función del tiempo.
Donde: V0 = Voltaje inicial. R = Resistencia del circuito. C = Capacitancia del condensador. t = Tiempo. Circuito RC: Un circuito RC es un circuito compuesto de resistores y condensadores alimentados por una fuente eléctrica. Un circuito RC de primer orden está compuesto de un resistor y un condensador y es la forma más simple de un circuito RC. Carga Eléctrica: La carga eléctrica es una propiedad física intrínseca de algunas partículas subatómicas que se manifiesta mediante fuerzas de atracción y repulsión entre ellas. Carga y descarga de un condensador: Considérese el circuito en serie de la figura. Inicialmente el condensador está descargado. Si se cierra el interruptor I la carga empieza a fluir produciendo corriente en el circuito, el condensador se empieza a cargar. Una vez que el condensador adquiere la carga máxima, la corriente cesa en el circuito. Consideremos ahora el circuito que consta de un condensador, inicialmente cargado con carga Q, y una resistencia R, y se cierra el interruptor I.
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Conexión en serie y paralelo Un circuito en serie es una configuración de conexión en la que los bornes o terminales de los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, interruptores, entre otros) se conectan secuencialmente. La terminal de salida de un dispositivo se conecta a la terminal de entrada del dispositivo siguiente. El circuito eléctrico en paralelo es una conexión donde los puertos de entrada de todos los dispositivos (generadores, resistencias, condensadores, etc.) conectados coincidan entre sí, lo mismo que sus terminales de salida. Tiempo de carga: El tiempo de carga del circuito es proporcional a la magnitud de la resistencia eléctrica R y la capacidad C del condensador. El producto de la resistencia por la capacidad se llama constante de tiempo del circuito y tiene un papel muy importante en el desempeño de este. .
III.
MONTAJE EXPERIMENTAL
Medición directa del tiempo de relajación. Sobre el tablero escoja la resistencia. Mídalos (se quiere saber su valor experimental) y repórtelos en la tabla 1 con su respectiva incertidumbre (error instrumental). Encuentre el valor del producto RC (τ) y repórtelo en la tabla 1 como valor directo, con su respectiva incertidumbre, obtenida mediante el cálculo de propagación de errores. Gráfica de descarga (medición indirecta del tiempo de relajación). Al generador de pulsos (fuente de voltaje) conéctele en serie la resistencia y el condensador (ver figura del montaje). Coloque en el generador una señal cuadrada. La frecuencia no debe ser tan pequeña que no se alcance a ver la señal de carga del condensador pero tampoco tan grande que no le de tiempo para cargarse. Se sugiere colocar una frecuencia aproximada de Hz.
El osciloscopio es un instrumento que permite medir voltajes (eje vertical en la pantalla del osciloscopio) en función del tiempo (eje horizontal). Conecte el osciloscopio en paralelo al condensador (ver figura). Ajuste, en el osciloscopio, las escalas de voltaje y tiempo de tal manera que en la pantalla se observe claramente la curva de descarga del condensador. Para ello puede también cambiar la señal de disparo (trigger) Registre en la tabla 2 las escalas de tiempo y voltaje utilizadas. Tome 6 datos de voltaje y tiempo y regístrelos en la tabla 2 con su respectivo error instrumental. Repita todo el procedimiento con un par diferente de resistencia y condensador.
PROCEDIMIENTO Se obtendrá el valor del tiempo de relajación (τ) por dos caminos diferentes. Primero mediante medición directa de los valores de resistencia (R) y capacitancia (C) (numeral 6.1). Luego mediante la información arrojada por la gráfica de descarga (voltaje en función del tiempo) del condensador.
IV.
RESULTADOS
TABLA DE DATOS 1 R(oh m)
C (F)
RC (s) (Directo)
99.8
10X
9.98 X
RC (s) (GRAFIC O) 9.73 X
34
3 10E-6
10E-4
10E-4
%
De donde podemos hallar:
TABLA 2 (PROCESO DE DESCARGA DEL CONDENSADOR) ESCALA DE TIEMPO : 1ms ESCALA DE VOLTAJE : 2 T(ms) v(V) 0.60 8.00 1.20 6.00 2.20 4.00 3.00 2.80 3.60 2.00 4.00 0.16
V.
ANALISIS DE LOS RESULTADOS Para cada condensador:
Ln(V/v) 2.08 1.79 1.38 1.03 0.69 -1.83
par
de
resistencia
y
Graficar en papel milimetrado el voltaje en función del tiempo (proceso de descarga).
Para la anterior gráfica determine la pendiente y el punto de corte mediante un ajuste lineal por mínimos cuadrados. De la tabla obtenida se determina el valor de la pendiente dado por el análisis de: Pendiente:
Linealice la curva anterior graficando Logaritmo de voltaje vs tiempo (equivalentemente puede usar papel semilogarítmico).
El punto obtenido por medio de valor grafico es de:
En la gráfica obtuvimos que (t), el cual representa el tiempo que le toma al capacitor alcanzar aproximadamente el (%)
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de su capacitancia máxima ósea el tiempo que demora este para llegar a la mitad de su (Vmax) con esto podemos hallar el valor de la constante de tiempo de este y luego su capacitancia experimental. a continuación mostramos los cálculos correspondientes:
Gracias a la experiencia en el laboratorio, obtuvimos la gráfica en el cual se observa la carga y descarga del capacitor. De ahí, se concluye que la carga del capacitor aumenta exponencialmente; por lo que la carga varia a medida que el capacitor se está cargando. Cuando el condensador se carga la corriente deja de fluir en el circuito, por lo que hay que abrir el interruptor para que el condensador libere la energía eléctrica almacenada. Ahora, al momento de descargar el condensador la circulación de la corriente es contraria a la del proceso de carga, lo que significa que la energía eléctrica almacenada en el capacitor se disipa por la resistencia.
VI.
CONCLUSIONES
Se comprobó que cuando la carga fluye por el condensador a fin de cargarlo la corriente en este instante es máxima y todo el potencial está aplicado en la resistencia.
Se analizó el circuito en la carga completa del condensador por tanto la corriente que fluye por el circuito es cero, y todo el potencial es aplicado al condensador, observando que el voltaje en el condensador aumente de forma exponencial, obteniendo el mismo voltaje de la fuente.
Se analizó que en un circuito RC, el capacitor empieza a descargarse (una vez que la fuente se desconecta), por tanto los valores de voltaje y corriente son proporcionales.
VII.
BIBLIOGRAFIA [1]http://es.scribd.com/doc/21157029/Laborat orio-Circuitos-R-C [2]http://www.scribd.com/doc/20575974/CIRC UITO-RC. [3] Sears F. W., Zemansky M. W., Young H. D., Freddman R. A., Física Universitaria, Vol. I, Pearson Addison Wesley, México, 2005. 11ª Edición [4] SERWAY, Raymond A. y JEWETT, Jhon W. (2005) Física I Texto basado en cálculo, 6a Ed. Editorial Thomson. TEXTO GUIA
