LABORATORIO Nº8

Circuito RC

Integrantes: Sofía Toledo Valdés

Camilo Melgarejo Uribe

Fredy Muñoz Quevedo

Profesor Carolina Henríquez König

Ayudante Marco Quiroz

Martes 5 de junio de 2012

INTRODUCCIÓN

La corriente continua es el flujo constante de electrones entre dos puntos de distinto potencial de

un mismo circuito.

Un circuito R-Ces aquel que está formado por un capacitor, un resistor y una fuente.

Un circuito R-C de corriente continua es aquel que al ser cerrado no presenta cargas entre las

placas del capacitor, posteriormente las cargas llenaran estas placas; generando corriente

máxima y cargando completamente al capacitor, el cual se descargará a través de la resistencia.

OBJETIVOS

Encontrar la forma de variación de la tensión

en un circuito R-C de carga y descarga de un

capacitor.

Medir la constante de tiempo t=R*C

MARCO TEORICO

Transitorios en los circuitos RC

Los circuitos RC son los formados por

elementos resistivos y capacitivos. En esta

sección vamos a analizar el comportamiento

de estos circuitos en corriente continua

durante el período transitorio.

Carga del capacitor

Cuando se conecta la alimentación en un

circuito RC (y en otros tipos también) existe

un período de tiempo durante el cual se

producen variaciones en las corrientes y

tensiones. A este período se lo llama régimen

transitorio. Luego de un tiempo

correspondiente a 5 constantes de tiempo, el

circuito adquiere sus características

definitivas, período conocido como régimen

estable. La constante de tiempo en un

circuito RC se calcula como: R C

Ilustración 1 Carga en capacitor

Al cerrar el circuito, en un primer momento no

hay cargas en las placas del capacitor. Las

primeras cargas se ubican en las placas con

facilidad por lo que la corriente es máxima (el

capacitor funciona como un conductor). Por

la misma razón no hay diferencia de

potencial entre los bornes del capacitor

(como no la hay en un conductor).

A medida que van acumulándose más

cargas, las mismas encuentran mayor

dificultad debido a que son del mismo signo y

se repelen. Por lo tanto la corriente cada vez

es menor y aumenta la diferencia de

potencial entre los bornes del capacitor.

Llega un momento que el capacitor casi del

todo cargado y no hay prácticamente

corriente que circule a través del mismo,

comportándose como un circuito abierto.

Por lo tanto la tensión entre los bornes del

capacitor es máxima.

Valores de carga, tensión y corriente

Carga en el capacitor en función del tiempo:

( ) (

)

Corriente en el circuito en función del tiempo:

( )

Tensión sobre la resistencia en función del

tiempo:

( )

Tensión sobre el capacitor en función del

tiempo:

( ) (

)

Gráficos durante la carga

Ilustración 2 Carga en el capacitor

Ilustración 3 Tensión en el capacitor

Ilustración 4 Intensidad en el circuito

Descarga del capacitor

Cuando se conecta un capacitor cargado a

una resistencia, este se descarga a través de

la misma de una manera similar a la carga,

es decir que tampoco se realiza de manera

lineal. Al principio se descargará más rápido

y luego con menor velocidad.

Ilustración 5 Descarga en un capacitor

Valores de descarga, tensión y corriente:

Los valores que cambian son la corriente y la

tensión.

Corriente en función del tiempo:

( )

Tensión sobre la resistencia en función del

tiempo:

( )

Gráficos durante la descarga

Ilustración 6 Carga en el capacitor

Ilustración 7 Tensión en el capacitor

Ilustración 8 Intensidad de Corriente en el capacitor

(Henriquez König, 2012)

PROCEDIMIENTO

1.- Armar el circuito B con los valores de R, C

y frecuencia indicados.

2.- Poner en funcionamiento el generador de

señal cuadrada.

3.- Cambiar las puntas del osciloscopio para

visualizar el voltaje; dibujar y cuantificar lo

observado; de ser necesario modificar la

resistencia o la frecuencia del generador.

HIPOTESIS

Obtener una grafica exponencial que

represente como el capacitor se carga y

descarga.

Obtener tiempos teórico, y experimental

similares.

RESULTADOS

Datos (una muestra de los 250 puntos)

Voltaje, ChA

Tiempo(

s )

Voltaje( V

)

0 0.024

2.00E-04 0.024

4.00E-04 0.024

6.00E-04 0.024

8.00E-04 0.02

0.001 0.02

0.0012 0.02

0.0014 0.02

0.0016 0.02

0.0018 0.02

0.002 0.015

0.0022 0.015

0.0024 0.015

0.0026 0.015

0.0028 0.015

0.003 0.01

0.0032 0.015

0.0034 0.01

0.0036 0.01

0.0038 0.01

0.004 0.01

0.0042 0.01

0.0044 0.01

0.0046 0.01

0.0048 0.01

Grafica de la carga y descarga Obtenida con

Excel más tabla de datos sacada de DS.

DATOS CARGA Y DESCARGA RC

t=R*C Teorico Vmax (V)

R Teorico (ohm)

C Teorico (uF)

0.0047 5 100 47

63,2% de Vmax 3.16

t=R*C Exper. t2 t1 t

0.0051 0.0277 0.0226 0.0051

ϵ% 8.51%

-2

0

2

4

6

0 0.02 0.04 0.06

Vo

ltaj

e (v

)

Tiempo(s)

Carga y descarga de Circuito RC

Series1

ϵ%=(|texp - RC|/RC)*100

Error porcentual

Grafica de la carga y descarga Obtenida con

Data Studio

ANALISIS DE RESULTADOS

Con los datos obtenidos podemos decir que

el laboratorio fue exitoso, ya que se pudo

obtener un valor similar entre el tiempo

teórico de carga y el experimental, con un 8%

de error. Este error es debido a que el valor

de las coordenadas varía por la incerteza de

las mismas al tomarlas en el data studio,

además también pueden añadirse factores

ambientales como la carga propia que

tenemos y que puede hacer variar el

experimento cuando tomamos datos.

CONCLUSIONES

Confirmamos mediante la ayuda de las

graficas y de los datos obtenidos mediante el

ajuste en el software DataStudio, la carga y

descarga de un capacitor en un circuito RC.

Además comprendimos la constante de

tiempo para un circuito R – C, Que

denotamos como el tiempo que le toma al

capacitor cargarse o descargarse, la cual

está dada por el producto de RC (τ = RC).

Cuando el capacitor se carga completamente

no hay paso de corriente por este y en la

resistencia el voltaje es cero, pero cuando se

retira la FEM , el voltaje en el capacitor va a

disminuir hasta llegar a cero debido a que la

energía almacenada en él es disipada por la

resistencia conectada en serie a este ,por

otro lado, al medir τ nos dimos cuenta que

Cuando τ es pequeña, el capacitor se carga

rápidamente; cuando es más grande, la

carga lleva más tiempo. Si la resistencia es

pequeña, es más fácil que fluya corriente y el

capacitor se carga en menor tiempo.

BIBLIOGRAFIA

Henriquez König, C. (2012). Guia de

Laboratorio: Circuito RC de corriente

continua. Concepción.

Wikipedia. (Junio de 2012). Wikipedia.

Obtenido de

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RC

COMENTARIOS

El display del Multitester no muestra la

información, se encontraba defectuoso,

podrían cambiarse para tener una

información más fiable de los datos que

tomamos.