Circuito Rc

Universidad Nacional de Ingeniería
Cuarto Laboratorio de Física El Circuito RC

1. Introducción: Un Circuito C es un circuito compuesto de resistores y condensadores alimentados por una fuente eléctrica. Muchos circuitos electrónicos contienen resistores y condensadores. Sin embargo, ignoramos la importancia que tienen dentro de un circuito, y sobre todo el objetivo que cumplen cuando estos seencuentran en serie. El simple acto de cargar o descargar un capacitor, puede establecer una situación en que las corrientes, voltajes y potencias cambien con el tiempo. Es por esto que los capacitores tienen muchas aplicaciones, debido su capacidad de almacenar carga y energía, por tal razón, entender lo que sucede cuando se cargan o se descargan es de gran importancia práctica. Los capacitorestienen muchas aplicaciones en la que encontramos por ejemplo artefactos que emiten luz cuando no hay corriente en la casa, ya que funcionan con energía almacenada en un capacitor. Los circuitos RC pueden usarse para filtrar una señal al bloquear ciertas frecuencias y pasar otras. Los filtros RC más comunes son el filtro paso alto, filtro paso bajo, filtro paso banda, y el filtro elimina banda. Conel presente trabajo, queremos indagar un poco más sobre el comportamiento que tienen los circuitos RC, que sucede en el momento de cargar y descargar un capacitor. De igual forma, los parámetros que intervienen en este tipo de circuitos, como son la constante de tiempo, la carga del capacitor, el voltaje y la resistencia. Teniendo como objetivos: Objetivo temático:  Estudio de lascaracterísticas del circuito RC

Objetivos específicos:   Estudiar la carga y descarga de un capacitor Verificar la validez del modelo matemático usado para explicar la carga y descarga de condensadores.

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2. Fundamento teórico : Circuito RC: Un circuito RC es un circuito formado por un resistor y un capacitor, talcomo se muestra en la figura 1, si cerramos el interruptor “S” con el “terminal 1” se generara el proceso de carga del condensador y si posteriormente conectamos el interruptor “S” con el “terminal 2” se generara el proceso de descarga del condensador.

Figura 1. Circuito RC en serie, alimentado por una fuente DC Carga de un Condensador: En el circuito mostrado en la figura1 si conectamos la llaveS al terminal 1 se observa una configuración para cargar el condensador mostrado en la figura 2.

Figura 2. Circuito RC en serie, para cargar el condensador En dicho instante empieza a fluir carga dentro del condensador, que inicialmente se encuentra descargado. Si en un instante cualquiera la carga en el condensador es Q, la primera ley de Kirchhoff nos da: …(a)
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Esta es una ecuación diferencial lineal de orden 1 cuya solución es: …(b) De donde podemos calcular el voltaje del condensador en el proceso de carga, ya que por definición de capacitancia sabemos que “ ”, por tanto: …(c)

Figura 3. Curva de carga del capacitor Descarga de un Condensador: En el circuito mostrado en la figura1 si conectamosla llave S el terminal 2 se observa una configuración para descargar el condensador mostrado en la figura 4.

Figura 3. Circuito RC en serie, para descargar el condensador

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Asumiremos que el condensador está inicialmente cargado, esto es, que tiene una carga inicial +Qo en la placa superior y -Qo en laplaca inferior, teniéndose una diferencia de potencial inicial a entre las placas del condensador Vo= Q o/C, siendo C la capacitancia. Como no existe corriente cuando está abierto el interruptor, no existe caída de potencial a través de la resistencia. Al cerrar el interruptor en el instante t = 0 se crea una diferencia de potencial a través de la resistencia e inmediatamente comienza a fluir...