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Circuitos RC

Resumen

En el presente informe de laboratorio, mostramos los resultados de los análisis de las diferentes configuraciones tomadas para una serie de circuitos RC, cuya definición se indica mas adelante. Se organizan los datos obtenidos en tablas y gráficos de Voltaje vs. Tiempo para su posterior análisis cualitativo y cuantitativo, se hallan los valores de la constante de tiempoτ y la capacitancia equivalente de circuitos en serie y en paralelo. De la misma manera, se logra analizar el comportamiento del voltaje con respecto al tiempo en procesos de carga y descarga en condensadores individuales. Por ultimo se discuten las causas de error que se pudieron haber presentado durante el experimento.

Introducción

Los circuitos RC, son aquellos en los que se veninvolucrados elementos electrónicos, tales como Fuente de voltaje, Resistencias y Condensadores. Estos últimos, son capaces de cargarse eléctricamente, acumulando energía, mientras que causan una caída en el valor de la corriente total del circuito en el que se encuentra.

De la misma manera, existen constantes de tiempo que facilitan los cálculos teóricos requeridos, como por ejemplo la constante detiempo τ, que equivale al producto de los valores de R y C, con esta relación es posible hallar cualquiera de las constantes que se desconozca.


Materiales y Métodos

Para la realización de este laboratorio, utilizamos los siguientes materiales:


• Interfaz Science Workshop
• Cables de conexión
• Condensadores de 330µF y 470µF
• Sensor de voltaje
• Multímetro
•Resistencia de 47 kΩ


Primero, se midió experimentalmente el valor de la resistencia suministrada, se procedió con la instalación adecuada del sensor y se realizó el montaje de los siguientes circuitos.

















Mediante la fuente (DC) se alimentó el circuito 1 con un voltaje de 5V, se instalaron y conectaron correctamente los sensores. Se encendió la fuente,permitiendo que el condensador de 330 µF se cargara hasta un 90% de su carga máxima para realizar posteriores cálculos. Luego, se realizó el procedimiento contrario, induciendo el condensador a una descarga, para lo cual fue necesario retirar la fuente. Se repitió el procedimiento con el condensador de 470 µF.

Luego, se instalaron los circuitos 2 y 3, con condensadores en serie y paralelorespectivamente, para los cuales se aplicó el mismo procedimiento de carga antes mencionado, pero sin el proceso de descarga.

Se tomaron los datos y se registraron en un gráfico de Voltaje vs. Tiempo, para un posterior análisis.


Resultados y Discusiones

A continuación, presentamos las gráficas de carga y descarga para los condensadores de 330µF y 470µF.


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Gráfico 1. Voltaje vs Tiempo.Carga y Descarga del condensador de 470 µF

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Gráfico 2. Voltaje vs Tiempo. Carga y Descarga del condensador de 470 µF



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Gráfico 3. Voltaje vs Tiempo. Carga y Descarga del condensador de 330 µF

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Gráfico 4. Voltaje vs Tiempo. Carga y Descarga del condensador de 330 µF


Para las gráficas mostradas en los ensayos con los Condensadores 1 y 2, observamos que elcomportamiento del voltaje durante el proceso de carga, es ascendente, y con la forma típica de una función exponencial, que se comporta de la siguiente manera:

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El voltaje aumenta críticamente en los primeros segundos de la carga, pero cuando el tiempo es muy grande, se va haciendo más constante, y su tasa de cambio con respecto al tiempo se hace mucho más pequeña. Es importante resaltarque la fuente tiene una resistencia que al fluir corriente a través de ella, produce una caída de potencial que hace que el voltaje saliente de la fuente disminuya, por esta razón, en ocasiones se utilizó el voltaje de la fuente como 4.7V y no 5V.


Para calcular el valor del tiempo para cualquier voltaje en el condensador:

[pic] Despejando t tenemos:

[pic]
Utilizando esta ecuación,...
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