UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE FÍSICA

Laboratorios Reales: Electricidad y Magnetismo I Carga y Descarga de un Capacitor en Circuitos RC

ELABORADO POR: ROBERTO ORTIZ

“LA PRIMERA VIRTUD DEL CONOCIMIENTO ES LA CAPACIDAD DE

ENFRENTARSE A LO QUE NO ES EVIDENTE”. JACQUES LACAN

INTRODUCCIÓN

Un condensador o capacitor es un dispositivo formado por un par de conductores, generalmente

separados por un material dieléctrico. Al someterlo a una diferencia de potencial ∆V, adquiere una

determinada carga. A esta propiedad se le denomina capacitancia. La capacitancia posee una

unidad de medida en el S.I. de Farad [F]. Esto significa que al someter el dispositivo a una

diferencia de potencial de 1 Volt adquiere una carga de 1 Coulomb. Esto equivale a una

capacitancia de 1 [F].

Los condensadores poseen gran importancia ya que forman parte de circuitos electrónicos

presentes en aparatos como el televisor, computador, etc.

OBJETIVOS

I. Establecer, mediante un enfoque físico, que ocurre cuando se carga y descarga un

Capacitor con una fuente de diferencia de potencial y una resistencia.

II. Obtener una expresión que describa el proceso de carga y descarga de un capacitor en un

circuito RC.

III. Obtener un conjunto de parejas de datos de voltaje y tiempo que describan la carga y

descarga de un Capacitor.

IV. Observar el proceso de carga y descarga de un capacitor a través de una resistencia, por

medio de un Osciloscopio.

MARCO TEORICO

Ecuaciones y Leyes Importantes

a) 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 (pág. 3) 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 se tiene:

Donde Qf es el valor final hacia el cual tiende asintóticamente la carga del capacitor y e es

la base de los logaritmos naturales.

Al cabo de un tiempo igual a RC, 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.

b) Descarga del capacitor:

Supongamos ahora, en la Figura 2, que el capacitor ya ha adquirido una carga Qo y que

además hemos quitado la fuente del circuito y unido los puntos abiertos. Entonces

tendremos que:

MATERIALES Y EQUIPO

Fuente de Voltaje

Generador de Señales (Onda Cuadrada)

Multímetro (Voltímetro)

Cronometro

Caja de Capacitores

Caja de Resistencias

Cables de Conexión.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1

1. Se monta un circuito RC (resistencia y condensador) conectando con cables la fuente de

poder, la resistencia R y el condensador en serie, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1 Circuito RC Carga

2. El Multímetro lo conectamos como voltímetro en paralelo a través del condensador. A

continuación se mide el voltaje del condensador, anotando los datos entregados por el

voltímetro a intervalos iguales en segundos. Debemos tener el cuidado de conectar el

circuito justo en el momento en que comenzaremos a realizar las mediciones, pues de lo

contrario el condensador comenzara a cargarse antes.

3. Para estudiar la descarga se arma el siguiente circuito (Figura 2), una vez cargado el

condensador:

Figura 2 Circuito RC Descarga

4. Se mide el voltaje del circuito en intervalos de tiempo iguales en segundos, para luego

graficar los datos obtenidos.

Tabla de Datos

Tiempo (s) Voltaje (V) Tiempo (s) Voltaje (V) Tiempo (s) Voltaje (V) Tiempo (s) Voltaje (V)

R C

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 2

1. Se monta un circuito RC (resistencia y condensador) conectando con cables el Generador

de señal de onda cuadrada, la resistencia R y el condensador en serie, como se muestra en

la Figura 3.

Figura 3 Circuito RC Carga y Descarga

2. Conectamos el Osciloscopio en paralelo a través del condensador. A continuación se

regula la escala del osciloscopio (voltaje y tiempo), de forma tal que podamos ver un ciclo

de la onda cuadrada generada. Con el osciloscopio podremos ver una imagen similar a la

siguiente (verde):

Figura 4 Circuito RC Salida del osciloscopio

Nos ayudamos del botón “hold” en el osciloscopio para detener la imagen y poder tomar

las mediciones correspondientes.

3. Las mediciones a realizar son las Siguientes:

Cantidad de Líneas Verticales entre y X Escala de Voltaje

del Osciloscopio: Voltaje de la Fuente

Cantidad de Líneas Horizontales entre y X Escala de Tiempo del Osciloscopio:

Tiempo de Ciclo (Carga y Descarga)

Cantidad de Líneas Horizontales entre y X

Escala de Tiempo del Osciloscopio (Carga):

Cantidad de Líneas Horizontales entre y X

Escala de Tiempo del Osciloscopio (Descarga):

BIBLIOGRAFÍA

Catherine Andreu, Maria Jose Morales, Gonzalo Nuñez, and Clio Peirano. Carga y descarga de un capacitor en un circuito RC.

Ing. Sandra Haydée Silvester. Trabajos Prácticos de Laboratorio.