Experimento Fisica

Informe de laboratorio # 5 FISI3174-027

Circuitos RC

Betsaida Figueroa Hernández, Axel González Borrero, Miguel Hernández

Universidad de Puerto Rico, Recinto Universitario de Mayagüez, Departamento de Artes y Ciencias, Facultad de Física, Fecha: 4 de octubre de 2012
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Resumen
En esta pasada sesión delaboratorio se vio la relación de una resistencia y un capacitor conectados en serie y paralelo en un circuito. Para la conexión en serie se cargó el circuito a través batería y con la ayuda del programa Data Studio para así poder ver gráficamente la relación del voltaje y el tiempo que pasan por el circuito. De igual forma se hizo para la conexión en paralelo pero con la única diferencia que aquítambién se encontró la relación de la vida media del voltaje a través del circuito al descargar el mismo.
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1. Introducción
Un Circuito RC es un circuito el cual esta compuesto de resistencias y capacitores en combinaciones, como se puede ver en la figura 1. Los circuitos RC son comunes en la vida diaria, por ejemplose utilizan para controlar la velocidad de los limpia parabrisas en los automóviles y en el tiempo de cambio de las luces de tráfico.

En un circuito RC lo que nos importa es saber como el voltaje y la carga cambian con el tiempo. Al conectar un circuito RC los electrones viajaran hacia el terminal positivo de la batería dejando una carga positiva en una placa del capacitor. Según se acumula lacarga en este capacitor la diferencia en potencial aumenta y la corriente se reduce hasta que eventualmente el voltaje en el capacitor se iguala al voltaje de la fuente. Por lo tanto el voltaje en un circuito RC varia respecto al tiempo y la derivación matemática de la ecuación se puede obtener por las leyes de conservación de energía y las leyes de Kirchhoff. Un Circuito RC de primer ordenconsiste de un resistor y capacitor conectados a una batería. Los circuitos RC pueden usarse para filtrar una señal, al bloquear ciertas frecuencias y dejar pasar otras. La ecuación del voltaje en función de tiempo es dado V = V0 + e-t/τ + B. Donde se puede ver que varía por el exponencial elevado al opuesto. Tau (τ) es la constante de tiempo y representa el tiempo requerido por el capacitor parallegar al 63% de su voltaje y carga total. También investigaremos el tiempo de vida media. La vida media es el tiempo que tarda el voltaje en reducirse a la mitad de su voltaje original; es decir V1/2 = Vmax2 donde Vmax es el voltaje máximo el cual debe ser igual al de la fuente. La vida media también se aprecia en la Gráfica 1 donde es la coordenada en el eje de x del cruce entre la función decarga y la función de descarga. C es el coeficiente de ajuste que aparece en la gráfica y esta dado por las unidades 1segundos.
2. Procedimiento
Luego de recoger los materiales y el equipo, procedimos a armar el tablero de circuitos. Luego le conectamos el sensor de voltaje a través del capacitor, y lo conectamos a la computadora. Corrimos Data Studio para con el sensor medir el voltaje contrael tiempo. En la primera parte de este laboratorio medimos el voltaje cargando el circuito RC. A la grafica que nos resulto le hicimos un “Inverse Exponent Fit”. Luego estudiamos el coeficiente C de ajuste y buscamos el valor de la constante de tiempo τ1. Luego medimos los valores de la resistencia y de la capacitancia, para determinar el valor del producto RC. Finalmente comparamos las unidades dela constante de tiempo y del producto RC. En la segunda parte de este laboratorio analizamos el voltaje descargando el circuito RC. Se volvió a armar el circuito de forma distinta y se corrió Data Studio nuevamente. Con la grafica que nos resulto le hicimos un ajuste a los datos usando “Natural Exponent Fit”. Estudiamos nuevamente el coeficiente C del ajuste y determinamos el valor de la...