Carga y decarga circuito rc

“ Todo lo que sube baja...” (... y todo lo que se carga se descarga!)
María Paula Coluccio y Patricia Picardo
Laboratorio I de Física para Biólogos y Geólogos Depto. de Física, FCEyN, UBA 1999

Resumen En el presente trabajo se estudió el tiempo característico de un capacitor, proponiendo un modelo exponencial teórico contra el cual se han contrastado los datos experimentales obtenidos. Setrabajó con un circuito RC con corriente continua, y los voltajes estudiados se midieron por medio del programa de computación MPLI. Introducción Un capacitor consta generalmente de dos conductores (placas metálicas) paralelas y separadas por una pequeña distancia en comparación a su ancho. Si se conecta cada una de las placas momentáneamente a las bornes de una fuente de energía eléctrica, en unade las placas aparecerá una carga positiva (+q) y en la otra una carga negativa (-q). Las cargas de cada una de las placas atraerán a las cargas de la otra placa y se distribuirán uniformemente en las superficies internas de las placas, generándose así un campo eléctrico entre ellas. Como la distancia entre los conductores es pequeña el campo eléctrico entre ellas será uniforme, lo cual significaque las líneas de fuerza serán paralelas y estarán igualmente espaciadas. Las líneas de campo en las orillas de las placas presentan una curvatura, (de acuerdo a lo establecido por las leyes del electromagnetismo) que siempre puede despreciarse si la distancia entre las placas es lo suficientemente pequeña. + + + + + + + + +

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Capacitor de placasparalelas

Cada una de las placas tendrá potenciales de carga diferentes, por lo tanto el capacitor quedará caracterizado por la diferencia de potencial de sus placas (V). La diferencia de potencial V es el trabajo por unidad de carga que se necesita para llevar una pequeña carga desde una placa hasta la otra. De acuerdo a su definición, V es proporcional a la carga. En particular la diferencia depotencial entre los dos conductores de un capacitor es proporcional a las cargas Q que tienen, donde Q es la carga total de cada placa. Se propone entonces: Q=C*V donde la constante de proporcionalidad C recibe el nombre de capacitancia y se mide en coulombs/volt . Esta unidad recibe el nombre de faradio (F). La capacitancia de un capacitor depende de las formas y las posiciones relativas de losconductores, y además del medio en el cual se encuentren inmersos los mismos. Puede considerarse que en un capacitor hay energía eléctrica almacenada en el campo eléctrico generado entre sus placas. Como los capacitores pueden concentrar campos eléctricos intensos en pequeños volúmenes, pueden servir como dispositivos útiles para el almacenamiento de energía. Las placas del condensador cuando seconectan a una fuente de energía eléctrica comienzan a cargarse con cargas iguales y opuestas , hasta que la diferencia de potencial entre las placas alcanza la diferencia de tensión de la fuente. Este proceso se conoce como carga del condensador. Si una vez terminado este proceso se retira la fuente y se cierra un circuito conectando con un cable conductor ambos extremos del capacitor cargado, se dainicio al proceso de descarga. Las cargas acumuladas en el capacitor se redistribuirán por el cable generándose una corriente eléctrica que disminuirá con el tiempo hasta llegar a un equilibrio. Si construimos un circuito del tipo RC, es decir, con una resistencia y un capacitor conectados en serie, podremos estudiar los procesos de carga y descarga analizando cómo se comporta la diferencia depotencial en función del tiempo en cada uno de los procesos en forma experimental. Además podemos averiguar si el modelo teórico propuesto a continuación es capaz de describir los resultados experimentales obtenidos. En el proceso de carga la diferencia de potencial (V) del circuito es constante, y resulta igual a la diferencia de tensión de la fuente de energía eléctrica. Esta puede expresarse en...