Electronica

Circuitos RC

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Durante un ataque del corazón, el corazón produce pulsos muy rápidos e irregulares, condición que es conocida como fibrilación cardiaca. La fibrilación cardiaca a menudo puede ser detenida enviando una rápida descarga de energía eléctrica a través del corazón esto se hace usando un defibrilador como el que se muestra en la figura. Este consiste básicamente de dospaletas y un capacitor el cual se carga a miles de Voltios y luego es descargado en milésimas de segundos. La corriente de descarga pasa de la paleta al corazón y después a la otra paleta. A menudo después del electro choque el corazón retorna a su pulso normal.

Theory


From circuit theory the voltage across a capacitor, VC, with capacitance C and charge Q, and the voltage across aresistor, VR, with resistance R and current I are given by
 
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Current is defined as the rate of charge flow given by
 
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From Kirchhoff’s Loop Rule (just energy conservation) the sum of the voltages around a closed circuit must equal zero (some voltages will be positive and others negative). For just a resistor and a capacitor connected in series as we havewhen the switch is open, this becomes a differential equation given by
 
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Different situations (called initial conditions) lead to different solutions for the above equation. In our case we start with an initial charge Q0 on the capacitor. The resulting solution for the charge as a function of time is

Q(t) = Q0 e-t/RC
 
The voltage across the capacitor is directlyproportional to the charge stored on it at any instant of time. Thus the voltage can be written similarly as

VC(t) = V0 e-t/RC

The voltmeter measures the voltage across the capacitor directly. When t/RC equals one, the voltage has decayed to 1/e of its original value. At this point the time must equal RC so that the ratio is unity. Thus the quantity RC (amazingly it has theunits of seconds in SI units) is defined as the time constant of the decay process.


Also, we can obtain the value of the time constant from the graph for a charging capacitor. The function that describe the charging capacitor graph can be write


VC(t) = V0 (1-e-t/RC)


When t/RC equals one, the voltage has rise to (1-e-1) of its original value. At this point the timemust equal RC so that the ratio is unity.


Materiales:

Batería o power supply de 4.0 V
2 Capacitares de 330 [pic]
1 resistor de (2000 -2500) [pic]


Objetivos:

1. Analizar como varia el voltaje a través del capacitor cuando se esta cargando o descargando.
2. Explicar la constante de tiempo τ = RC y el significado de este valor en términos de las características del circuito.3. Describir las características de carga y descarga de un capacitor a través de un resistor en función del tiempo.
4. Discutir como la constante de tiempo τ = RC puede ser medida experimentalmente.
5. Verificar los equivalentes serie y paralelo de capacitares utilizando los valores medidos de constantes de tiempo.
Montaje Experimental


1. Encender la interfase
2. Montarel circuito mostrado en la figura 1.
Notas:
a. si el capacitor es polarizado verifique que la conexión esta correcta
b. asegúrese que el interruptor desconecta la batería durante la toma de datos de descargue del capacitor.
3. Conecte el sensor de voltaje al canal A de la interfase
4. Conectar el “Power Amplifier” al canal B de la interfase
5. Ajuste elvoltaje del amplificador a 5.0 voltios. Para hacer esto:
a. “Click” en el botón de Set Up.
b. Doble “click” en el icono de “DC Voltage”
c. Verifique que el botón “On” este activado.
6. Ajuste la frecuencia de toma de datos del sensor a 20 Hz.
7. Abra la grafica de voltaje vs. tiempo.


Procedimiento:

a) Determinar la constante de tiempo del circuito RC...