Transientes en circuitos rc y su aplicación a la medida de capacitancias

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Universidad Simón Bolívar
Departamento de Física
Laboratorio D
Laboratorio II de Física
Profesor: Jesús Gonzáles














TRANSIENTES EN CIRCUITOS RC y
SU APLICACIÓN A LA MEDIDA DE
CAPACITANCIAS






















Caracas, 20 de Mayo del 2010
Objetivos
• Estudiar los fenómenos transientes que se producen en circuitos RC de corrientedirecta.
• Medición de capacitancias basada en las características de fenómenos transientes.

Resumen

En esta práctica se estudiaron los fenómenos transientes que se producen en circuitos de corriente directa cuando a estos se le introducen condensadores, y sus aplicaciones para determinar parámetros del circuito a partir de la medición de sus características.
Se estudió el proceso decarga y descarga de un condensador y se calcularon las constantes de tiempo (Tiempo característico) respectivas a dichas situaciones.
Básicamente un condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico. Está formado por dos armaduras metálicas paralelas (generalmente de aluminio) separadas por un material dieléctrico.
Va a tener una serie de características talescomo capacidad, tensión de trabajo, tolerancia y polaridad, que deberemos aprender a distinguir

Procedimiento Experimental

A- Medida de un transiente en un circuito RC

Primero se montó un circuito de carga de un condensador y se determinó el voltaje de salida de la batería usando el voltímetro digital. Se descargó el condensador cortocircuitandolo y se cambió el interruptor delcircuito para que empezara la carga del condensador.
Seguidamente se diseñó una estrategia para medir el voltaje del condensador en función del tiempo. Estos valores obtenidos se anotaron en una tabla y sea realizó el gráfico correspondiente.
Finalmente se cargó el condensador y se dejó aislado. Se observó la variación el voltaje y se explicaron los resultados.

B- Medida de lacapacitancia de un condensador

Primero se montó un circuito de descarga de utilizando una resistencia de precisión y un condensador cuya capacitancia era desconocida. Se calculó el tiempo característico de éste y se determinó el valor de la capacitancia.
Seguidamente se cargó el condensador desconocido y se aisló. Se midió el potencial inicial V1 y se conectó el condensadordesconocido al condensador conocido que se encontraba cargado. Con el voltaje final y los calores de resistencia y la capacitancia conocida, se calculó la capacitancia del condensador desconocido.

D- Transientes en circuitos rápidos

Primero se conectó la salida del generador de señales a un circuito y a un osciloscopio, el generador se ajustó para producir una salida del tipo onda cuadrada,con un offset que la hizo variar entre 0 y 5 voltios.
Seguidamente se cerró el circuito RC alimentado con un voltaje variable alterno y se observó el voltaje inicial y final a: 500 Hz, 100 Hz y 100 Khz. Se realizó un diagrama con los tres pares de señales.
Finalmente con la señal de 10 Khz se midió el tiempo τ para la carga y descarga del condensador. Se compararon los resultadosobtenidos con los que debería tener de acuerdo a los componentes del circuito.

Resultados experimentales y análisis.

A-Medida de un transiente en circuito RC

Usando una configuración para circuito de carga se procedió a medir voltaje en función de tiempo obteniéndose los siguientes resultados:

Para un voltaje de salida del generador de (10,18+/-0,1)V

|carga | |
|T(s)+/-ΔT(s) |V(v)+/-ΔV(v) |
|3,88+/-0,01 |0,515+/-0,001 |
|7,92+/-0,01 |0,976+/-0,001 |
|12,58+/-0,01 |1,509+/-0,001 |
|17,63+/-0,01 |2,032+/-0,001 |
|21,95+/-0,01 |2,531+/-0,001 |
|28,08+/-0,01 |3,024+/-0,001 |
|32,71+/-0,01 |3,51+/-0,001 |...
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