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UNSE – Fac. de Cs. Exactas y Tecnologías – Depto. Acad. de Física y Química.- Laboratorio de Física III .- 1 TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO DE MEDICION. (308) CIRCUITO RC Equipamiento Necesario: Sistema de Interfase Serie 6500 Programa Data Monitor. Amplificador Power Amplifier II Sensor de voltaje. Circuito red RLC : Capacitor de 330 F, Resistencia de 100 Conectores. Multímetro. Propósito: El experimento busca mostrar de qué manera varía el voltaje en el capacitor mientras se carga o descarga y a la vez determinar la contante de tiempo. Teoría: Cuando se conecta un capacitor descargado a través de un voltaje de corriente directa, el ritmo al cual se carga disminuye a medida que transcurre el tiempo. En un comienzo, el capacitor se carga fácilmente ya que hay muy poca carga en las placas. A medida que la carga en las placas se acumula, la fuente de voltaje debe hacer más trabajo para mover cargas adicionales a ellas ya que las placas ya tienen cargas del mismo signo que se tratan de llevar. Como resultado, el capacitor se carga exponencialmente, rápidamente al principio y lentamente a medida que este se "llena" de carga. La carga en las placas en un tiempo cualquiera está dada por: / 1 t o q q e (1) en donde q o es la máxima carga en las placas y es la constante de tiempo capacitiva ( = RC, en donde R es la resistencia y C la capacitancia). Tomando los límites extremos, observe que cuando t = 0, q = 0, lo que significa que inicialmente no hay ninguna carga en las placas. También observe que cuando t tiende a infinito, q tiende a q o lo que significa que para cargar completamente el capacitor necesitamos una cantidad infinita de tiempo. El tiempo que toma cargar el capacitor a la mitad de su carga total se relaciona con la constante de tiempo de la siguiente manera: 1/2 ln 2 t . (2) En este experimento la carga del capacitor se medirá indirectamente midiendo el voltaje sobre el mismo, ya que estos dos valores son directamente proporcionales a través de la relación: q = C V.
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Este es un trabajo practico que nos dieron para que lo hagamos junto con mis compañeros
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UNSE Fac. de Cs. Exactas y Tecnologas Depto. Acad. de Fsica y Qumica.- Laboratorio de Fsica III .-
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TRABAJO PRACTICO DE LABORATORIO DE MEDICION.
(308) CIRCUITO RC
Equipamiento Necesario: Sistema de Interfase Serie 6500 Programa Data Monitor. Amplificador Power Amplifier II Sensor de voltaje.
Circuito red RLC : Capacitor de 330 F, Resistencia de 100 Conectores. Multmetro. Propsito: El experimento busca mostrar de qu manera vara el voltaje en el capacitor mientras se carga o descarga y a la vez determinar la contante de tiempo. Teora: Cuando se conecta un capacitor descargado a travs de un voltaje de corriente directa, el ritmo al cual se carga disminuye a medida que transcurre el tiempo. En un comienzo, el capacitor se carga fcilmente ya que hay muy poca carga en las placas. A medida que la carga en las placas se acumula, la fuente de voltaje debe hacer ms trabajo para mover cargas adicionales a ellas ya que las placas ya tienen cargas del mismo signo que se tratan de llevar. Como resultado, el capacitor se carga exponencialmente, rpidamente al principio y lentamente a medida que este se "llena" de carga. La carga en las placas en un tiempo cualquiera est dada por:
/1 toq q e (1) en donde qo es la mxima carga en las placas y es la constante de tiempo
capacitiva ( = RC, en donde R es la resistencia y C la capacitancia). Tomando los lmites extremos, observe que cuando t = 0, q = 0, lo que significa que inicialmente no hay ninguna carga en las placas. Tambin observe que cuando t tiende a infinito, q tiende a qo lo que significa que para cargar completamente el capacitor necesitamos una cantidad infinita de tiempo. El tiempo que toma cargar el capacitor a la mitad de su carga total se
relaciona con la constante de tiempo de la siguiente manera: 1/ 2 ln2t . (2)
En este experimento la carga del capacitor se medir indirectamente midiendo el voltaje sobre el mismo, ya que estos dos valores son directamente proporcionales a travs de la relacin: q = C V.
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Montaje. Construya el circuito mostrado en la Figura 1 usando la salida del Power Amplifier II como fuente de voltaje.
Procedimiento.
1. Haga correr el programa Data Monitor para DOS.
2. En pantalla aparecer: PASCO SCIENTIFIC Data Monitor
Press Oprima [RETURN]
Aparecer el Men Principal (Main Menu)
3. Para establecer el voltaje del Power Amplifier en 4 V: [O] - OTHER OPTIONS; [RETURN] [Y] - Set Power Amplifier Voltaje; [RETURN]
Enter [4];[RETURN] [RETURN] [X] - Return to main menu; [RETURN]
4. Haga correr el programa Data Monitor para WINDOWS.
5. En pantalla aparecer un cuadro de dilogo de "Data Monitor for Windows". Presione el botn [OK]
Quedar en pantalla la presentacin del programa con dos cuadros. Uno para grficos y para tabla de datos.
6. Encienda el Power Amplifier II presionando la tecla de encendido que se
encuentra en la parte posterior de su gabinete. 7. Seleccione en la pantalla [File] [Open] y busque el archivo "rc-pa.exp".
Seleccione el archivo con un doble click. Aparecer una grfica exponencial y una tabla de valores.
Figura 1. Diagrama de Circuito
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8. Observar que mientras se mueve el ratn sobre la grfica, se van
mostrando los valores correspondientes en la tabla.
9. Verificar que la opcin "timing", arriba a la derecha de la pantalla, indique "1,0s,500Hz". De no ser as seleccione dicho valor con el ratn.
10. Cortocircuite el capacitor haciendo que se descargue a travs de la
resistencia, usando el terminal negro libre, antes de iniciar el experimento.
11. Presione [START], para inicial el experimento, al tiempo que conecta el circuito RC a la alimentacin con el terminal rojo libre. Se observar una curva exponencial creciente de carga del capacitor a travs de la resistencia.
12. Con la tabla de datos en pantalla, use la barra espaciadora para moverse
hasta el punto donde el voltaje comienza a crecer (tiempo de Inicio). Registre el tiempo el cual esto ocurre. Luego muvase hasta el punto en el cual el voltaje es la mitad (aprox. 2V). Registre este tiempo.
Tener en cuenta que el tiempo para alcanzar la mitad del valor mximo, t1/2max, es el tiempo que le lleva al circuito llegar a la mitad de su valor mximo desde que empieza a crecer (capacitor cargndose), o desde que empieza a decrecer (capacitor descargndose).
Con el tiempo t1/2 max obtenido calcular el tiempo experimental utilizando la ecuacin 2.
Realice la propagacin de errores de esta ltima ecuacin y presente el resultado para la constante de tiempo obtenida experimentalmente.
13. Para calcular el valor terico de la constante de tiempo, mida la resistencia
con un hmetro (o multmetro) y la capacitancia. Registre el error de apreciacin de estas mediciones. Calcule el valor terico de la constante de tiempo y realice la propagacin de errores sobre este valor.
14. Calcule la diferencia porcentual entre los dos valores obtenidos mediante
la siguiente relacin:
Diferencia porcentual= exp
exp
teo
.100
15. Presentar todo el proceso en un informe de grupo.
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