LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO Práctica No.7: “Circuitos RC”

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL[pic 1][pic 2]

ESCUELA SUPERIROR DE INGENIERÍA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA

ACADEMIA DE FÍSICA

LABORATORIO DE ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

Práctica No.7: “Circuitos RC”

Profesor: Israel Ávila García

Grupo: 1IM13

Sección: B

Equipo: 8

Integrantes:

• Morales Pérez Lizbeth Guadalupe
• Reyes Zavaleta Aurora
• Trejo Liévano Oscar Miguel

Fecha de entrega: 29 de Marzo de 2019

ÍNDICE

OBJETIVOS……………...……………………………………………………………………….3

DIAGRAMA DE BLOQUES…...………………………………….……………………………..4

INVESTIGACIÓN………………..……………………………..………………………………..6

CÁLCULOS PREVIOS………..………………………………..…………………………….....11

CALCULOS DE LA EXPERIMENTACION…………………………………………………...14

CUESTIONARIO………………………………………………………………………………..16

OBSERVACIONES……………………………………………………………………………..17

CONCLUSIONES……………………………………………………………………………….19

I. OBJETIVO GENERAL: Analizar el proceso de carga y descarga de un capacitor electrolítico en un circuito RC, observando y midiendo las variaciones de voltaje entre sus terminales a diferentes intervalos de tiempo, con el fin de que el alumno reconozca la importancia de las aplicaciones de los capacitores en diversas situaciones reales.

Objetivo (Competencia): Esta competencia pretende desarrollar el pensamiento científico en los alumnos, a través de la observación, la experimentación, comparación de resultados, el análisis y la argumentación, promoviendo el uso de las habilidades necesarias para llevar acabo la aplicación de los conocimientos, adquiridos teórica y experimentalmente, en situaciones reales.

II. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Analizar la función de la resistencia eléctrica en un circuito RC durante la carga y descarga de un capacitor electrolítico
2. Verificar que en un capacitor la energía almacenada se manifiesta como una diferencia de potencial entre sus terminales, a partir de medir el voltaje entre las mismas a 5 constantes de tiempo de carga y descarga del capacitor.
3. Graficar y analizar el proceso de carga y descarga de un capacitor electrolítico en un circuito RC para identificar sus aplicaciones.

DIAGRAMA DE BLOQUES

EXPERIENCIA 1. CARGA DEL CAPACITOR[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

EXPERIENCIA 2. DESCARGA DEL CAPACITOR

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INVESTIGACIÓN

Capacitor

Un capacitor o también conocido como condensador es un dispositivo capaz de almacenar energía a través de campos eléctricos (uno positivo y uno negativo). Este se clasifica dentro de los componentes pasivos ya que no tiene la capacidad de amplificar o cortar el flujo eléctrico.

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Capacitancia

Es la relación de la magnitud de la carga en cualquiera de los conductores a la magnitud de la diferencia de potencial entre dichos conductores.

C = Cpacidad del condensador (Coulomb/Volt o Farad)

q = Craga del condensador (Coulomb)

V = Diferencia de potencial entre las placas (Volt)

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Ec 1. Caapacidad del condensador

Factores que afecta la capacitancia

• Distancia entre placas
• Superficie
• Material del dieléctrico
• Temperatura

Tipos de capacitores

Capacitores Variables: cuyo valor establecido no puede variar. Los más comunes obtienen su nombre de los materiales dieléctricos empleados, por ejemplo: capacitores de papel de mica, de cerámica, etc., los cuales se limitan a valores inferiores a 1 µF.

Estos capacitores tienen la ventaja de poder variar su valor dentro de los rangos establecidos por el fabricante. Esto se logra gracias al deslizamiento de las placas conductoras.

Capacitores Fijos: Capacitores fijos: cuyo valor establecido no puede variar. Los más comunes obtienen su nombre de los materiales dieléctricos empleados, por ejemplo: capacitores de papel de mica, de cerámica, etc., los cuales se limitan a valores inferiores a 1 µF.

Tipo de material

Electrolíticos: La primera característica que presenta son que están polarizados, es decir, cuentan con un polo negativo y uno positivo, formados por dos placas conductoras, separadas a una cierta distancia por un diodo o aislante eléctrico el cual por lo regular este hecho de oxido de aluminio o tantalio.

Cerámicos: Algunas de sus características principales son: que no tiene polaridad, que tienen un código impreso en una de sus caras.” el valor siempre viene codificado en picofaradios”.

De película: El material utilizado para este capacitor es el plástico, son no polarizados y tienen una capacidad de auto reparación, se utilizan principalmente en aplicaciones de audio.

De mica: Se utiliza cuando se requiere una gran estabilidad, ya sea por temperatura o por tiempo, cambien cuando se tiene una carga eléctrica alta.

Por su capacitancia

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Circuitos RC

Se denomina circuito RC aquel en el que interviene una resistencia y una capacidad. La corriente de un circuito RC fluye en un solo sentido, pero la intensidad de corriente varía con el tiempo.

CONSTANTE DE TIEMPO (τ)(s)

Es el tiempo durante el cual disminuye hasta 1/e de su valor original.

           Ec 2. Constante de tiempo[pic 28]

Donde:

 τ: es la constante de tiempo en segundos

 R: es la resistencia en ohmios

 C: es la capacitancia en faradios

La constante de tiempo es también el tiempo que tardaría el condensador en descargarse completamente si su velocidad de descarga fuera constante.

Carga y descarga de un capacitor

Carga:

Para cargar un capacitor, se debe conectar a una FEM que suministre la energía necesaria para separar la carga en cantidades iguales positiva y negativa en los dos conductores.

         Ec 4.[pic 29]

Descarga:

Una vez cargado el capacitor, teóricamente mantendrá indefinidamente su carga, sin embargo, en la práctica, cuando es retirado de la fuente de carga, tarda un cierto tiempo para descargarse, de modo que puede considerarse que se mantiene cargado hasta que deliberadamente se le quite la energía eléctrica que almacena. La recuperación de esta energía se conoce como descarga del capacitor

                 Ec 5.[pic 30]

Gráficas

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Aplicaciones

• Apoyo energético
• Suministros de energía
• Circuitos de audio
• Computadoras

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Referencias:

• Burke, J. Lea, S. (1998). FÍSICA:La naturaleza de las cosas. Vol. 2, 878-882. International Thomson Editores.
• Papiewsky, J. (2018). Capacitores. Recuperado el 25 de marzo de 2019 de https://techlandia.com/son-usados-capacitores-info_74664/
• Desconocido.(2017).Capacitores.Recuperado el 25 de marzo de 2019 de https://www.ingmecafenix.com/electronica/el-capacitor/
• Serway, R. Jewett, J.(2008)Física Electricidad y magnetismo septima edicion serway.

CÁLCULOS PREVIOS

EXPERIENCIA 1. CARGA DEL CAPACITOR

DATOS

Los valores que se requieren para calcular la carga y descarga del capacitor son:

R=10000Ω
C=1000μF
=10V
t=0, 10, 20, 30, 40, y 50 segundos[pic 41]

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Fórmula:

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Desarrollo:

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EXPERIENCIA 2. DESCARGA DEL CAPACITOR

DATOS

Los valores que se requieren para calcular la carga y descarga del capacitor son:

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