Trasientes En Circuitos Rc

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

Resumen
En el presente informe se tiene como objetivo el estudio de los fenómenos transientes que se producen en circuitos RC para corriente directa y alterna y el cálculo de capacitancias desconocidas. Para ello se montaron circuitos RC tanto para carga como para descarga del condensador, se observó como varía elvoltaje del mismo en función del tiempo y con el uso de diversas ecuaciones se hallaron las capacitancias de los condensadores desconocidos. Se observó que el transiente varía en función del tiempo, a cortos períodos de tiempo mayor será el cambio (carga o descarga de voltaje) y a mayores períodos de tiempo el cambio es menor o más lento hasta alcanzar estabilidad (carga máxima en carga o mínima endescarga). También se observó que el tiempo característico está directamente relacionado con la resistencia y capacitancia de los componentes del circuito, suponiendo resistencias iguales entonces a mayor capacitancia mayor será el tiempo característico (ya que el condensador almacena más carga). En corrientes alternas se observó que el tiempo de carga y descarga del capacitor es menor a medidaque aumenta la frecuencia.

Objetivos
Objetivo General
* Estudiar los fenómenos transientes que se producen en los circuitos RC y aplicarlo para la medición de capacitancias desconocidas.

Objetivos Específicos
* Montar un circuito de descarga y carga de un condensador
* Organizar un sistema de conexión de condensadores en serie y en paralelo
* Calcular la capacitancia en unsistema de condensadores en serie mediante el voltaje que se alcanza en equilibrio.
* Observar el cambio existente en el transiente cuando se agrega al sistema voltajes variables.

Procedimiento experimental
Experiencia 1
Consistió en la determinación de la ecuación que rige el fenómeno de la velocidad de carga frente al tiempo de un capacitor, para dicha experiencia se utilizó el modelode la figura 1. Primero, se comprobó que la carga del condensador inicial fuese nula, para así evitar errores sistemáticos en la medición. Al conectar el interruptor en la posición B1 se observó como el capacitor rápidamente iba adquiriendo carga lo cual generaba una diferencia de potencial, mientras transcurría el tiempo fue más lento el proceso de carga. Las medidas del voltaje frente al tiempoestán reportadas en la tabla 1.

Experiencia 2
Esta experiencia consistió en la determinación de la ecuación que rige el fenómeno de la descarga de un capacitor frente al tiempo, para dicha experiencia se utilizó el modelo de la figura 2.

Experiencia 3
Se quería conocer el valor de la capacitancia de dos condensadores a partir de una capacitancia conocida. Primero, se cargó el condensadordesconocido y se aisló, luego con el condensador conocido, inicialmente descargado, se conectó en serie con el desconocido previamente aislado y finalmente se midió el voltaje final que obtenía el sistema.
Una segunda parte de la experiencia consistía en diseñar un condensador con los dos condensadores desconocidos conectándolos en serie. Se cargó el sistema de condensadores y se realizó elmismo procedimiento anterior para hallar el voltaje final del sistema.
Experiencia 4
Se quería visualizar el transiente producido por el tiempo de descarga o carga del condensador con voltajes variables, para ello se armó el circuito de la figura 3 se conectó el canal 1 del osciloscopio en el punto V1 y el canal 2 al punto V2 y se conectó en el generador de señales en función cuadrada. Serealizaron diagramas de los pares de señales para distintas frecuencias, se pudo observar que a mayor frecuencia el tiempo de carga y descarga era menor.

Esquema de Circuitos Eléctricos

Figura 1. Circuito para estudiar la carga de un condensador.

Figura 2. Circuito para estudiar la descarga de un condensador.

Figura 3. Circuito RC alimentado con un voltaje variable alterno.
Resultados...