INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA #8: Circuitos RC carga y descarga

INFORME DE LABORATORIO PRÁCTICA #8: Circuitos RC carga y descarga

Física II: Electricidad y Magnetismo
Álvaro Gómez Granja

Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Facultad de Ingeniería
Ingeniería Industrial

Presentado por:
Daniel Stiven Díaz Cardona 20172015046
Omar Julián Castellanos Quiñonez 20172015152
Cristian Daniel Santacruz Cardona 20172015050

Bogotá, D.C

Marzo 2020

INTRODUCCIÓN

Resumen
En el informe se presenta lo correspondiente a la práctica sobre circuitos RC usando un osciloscopio y generador de ondas mediante los cuales era posible identificar la carga y descarga de los respectivos circuitos compuestos por una resistencia, un condensador por donde circularán 10 voltios.

El primer circuito se compone de una resistencia de 100Ω junto a un capacitor de 22µf, mientras que el segundo circuito tenía una resistencia de 470Ω y un capacitor de 10µf.

Se espera lograr medir el tiempo que tarda en cargar/descargar cada uno de los circuitos, lo anterior con ayuda del osciloscopio y generador de ondas.

MARCO TEÓRICO

Condensador o capacitor: es un dispositivo capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico, en otras palabras, es un componente eléctrico que almacena carga eléctrica en forma de diferencia de potencial, para luego liberarla. Está compuesto por dos conductores en forma de láminas separadas por un dieléctrico (aislante) el material dieléctrico que separa las placas o láminas suele ser aire, tantalio, papel, aluminio, cerámica u otros aislantes que en el caso del condensador separa las dos láminas con carga eléctrica, esto con el fin de que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una, vayan a parar a la otra; dichas láminas son las que se cargarán eléctricamente cuando (ya en el circuito) se conecta a una batería u otra fuente, Las placas se cargaran con la misma cantidad de carga Q pero con distintos signos siendo nula la variación de carga total. Cuando este desbalance ocurre se dice que el condensador está cargado.

Resistencia: es un dispositivo que tiene la particularidad de oponerse al flujo de corriente. Para medir el valor de la resistencia se usa un óhmetro o (para el caso de la práctica) se usó un multímetro. Las unidades en el Sistema Internacional se llaman Ohm.

Resistividad: Describe el comportamiento de un material específico frente al paso de corriente eléctrica.

Osciloscopio: es un instrumento de medición para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Representa una gráfica en la cual el eje vertical representa la amplitud y la horizontal el tiempo. Éste aparato presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla. La imagen obtenida se llama oscilograma.

Generador de ondas o señales: es un instrumento que como su nombre lo indica, es usado para generar todo tipo de señales ya sean sinusoides, rectangulares, triangulares, etc. Se utiliza para hacer seguimientos de señal. En electrónica es empleado en circuitos de instrumentación, sonido, comunicaciones, también en instrumentos generadores de funciones empleados en circuitos integrados.

Multímetro: instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las del voltímetro, amperímetro y óhmetro. Entre sus funciones se destacan la medida de resistencia, media de tensiones, medida de voltios, medida de corrientes, medida de capacitancias.

Circuito RC: Se denomina circuito RC a todo aquel en el que interviene una resistencia y un capacitor o condensador, alimentados por una fuente de eléctrica. La corriente en un circuito RC fluye en un solo sentido son invariables sin embargo la intensidad de corriente sí varía con el tiempo.

En este tipo de circuitos cuando el tiempo es igual a cero, el condensador está descargado, en el momento en que empieza a correr el tiempo el condensador comienza a cargarse ya que hay corriente en el circuito. Debido al espacio entre las placas del condensador, en el circuito no circula corriente, por tal razón es necesario el uso de la resistencia. Luego cuando el condensador se carga completamente, la corriente en el circuito es igual a cero.

La segunda ley de Kirchoff dice lo siguiente

[pic 1]

Ecuación 1

Donde  es la diferencia de potencial en el condensador. [pic 2]

En un tiempo igual a cero, la corriente será entonces  cuando el condensador aún no se ha cargado. Cuando el condensador se ha cargado completamente, la corriente es cero y la carga será [pic 3][pic 4]

Carga de un condensador: como se mencionó anteriormente, es necesario el uso de una resistencia en serio en el circuito. De tal manera que se establece una velocidad de carga, cuya constante de tiempo t será dada por el producto RC. La tensión crece progresivamente hasta un valor máximo E. Al cabo de un tiempo t se alcanza la tensión objetivo/ máxima. Como se muestra en la figura uno, podemos ver la gráfica de carga de un condensador

[pic 5]Figura 1. Carga de un condensador        

Descarga de un condensador:

[pic 6]
Figura 2. Descarga de un condensador

En la figura 2 se muestra la evolución de la descarga de un condensador cargado desde una tensión E, a través de una resistencia R.

La tensión del condensador decrece en función del tiempo progresivamente hasta anularse. La constante de tiempo t=RC es el tiempo necesario para  que la carga decrezca en un factor .[pic 7]

La ecuación del circuito está dada por:

[pic 8]

Teniendo en cuenta que la intensidad de corriente se define como la carga que atraviesa la sección del circuito en la unidad de tiempo , tendremos la siguiente ecuación por integrar: [pic 9]

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