Relacionar gráficos de diferencia de potencial eléctrico en función del tiempo mediante datos experimentales

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE QUÍMICA

JOSÉ LUIS AMARAL MACIEL

“CIRCUITO RC (CARGA)”

GRUPO 22

CERON CORTES LORENA FERNANDA.

MALDONADO VALENCIANO DAISY

RAMÍREZ HERNÁNDEZ VIVIANA.

SALAS AVALOS N. SELENE.

VARGAS GARCIA ANDREA

OBJETIVOS

• Relacionar gráficos de diferencia de potencial eléctrico en función del tiempo mediante datos experimentales de diferencia de potencial eléctrico y tiempos de carga de un capacitor.
• Obtener la constante de tiempo característico, , a partir de las gráficas de diferencia de potencial eléctrico en función del tiempo en la situación de carga de un capacitor. [pic 3]
• Analizar el principio de conservación de la energía en el circuito RC.

INTRODUCCIÓN

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Se llama circuito RC a la combinación en serie de un capacitor y un resistor. Dicho circuito puede representar cualquier conexión de resistores y capacitores cuyo equivalente sea un solo resistor en serie con un solo capacitor.

Carga de un capacitor.

Para un capacitor con carga se utiliza la siguiente ecuación:

V(t) = Vo (1 − 𝑒−𝑡/𝑅𝐶)

Dado que el exponente de 𝑒 no puede tener unidades, podemos asegurar que el término RC, tiene unidades de tiempo, en este caso segundos (s), de esta forma el exponente de 𝑒 queda adimensional.

 A este término RC se le conoce como la constante de tiempo del circuito y su símbolo es la letra griega Tau (τ). τ = RC La constante de tiempo (τ), representa el intervalo de tiempo durante el cual la corriente disminuye hasta 1/ 𝑒 de su valor inicial; es decir, en un intervalo de tiempo τ, la corriente decrece a i = Io / 𝑒 = 0,368 Io . De igual manera, en un intervalo de tiempo τ la carga aumenta de cero a C Vo(1 − 𝑒−1) = 0,632 CVo . Si esto lo expresamos en términos de diferencia de potencial, tenemos que para una τ el voltaje en el capacitor es 0,632Vo, dicho de otra manera a una τ la diferencia de potencial entre las placas del capacitor es el 63 % del voltaje aplicado por la fuente de alimentación y queda una diferencia del 37 % para alcanzar al valor de Vo.

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• Fuente regulada CD
• Multímetro digital
• Protoboard
• Pinzas
• 4 cables, 4 caimanes
• Cronómetro
• 1 Resistor (511000𝛀 )
• 1 Capacitor (220 𝛍F)

DESARROLLO.

1.- Armar el circuito de acuerdo a las instrucciones del profesor

2.- Anotar valores de resistor y capacitor (los valores se obtienen con ayuda de un óhmetro y un capacitómetro)

3.- Con los valores conseguidos anteriormente, se obtiene la constante de tiempo del circuito que se estudiará

4.- Armar el circuito indicado en el protoboard (importante no encender la fuente de corriente directa)

5.- Encender la fuente de corriente directa y ajustarla con un voltímetro digital (Evitar mover los controles cuando la fuente haya llegado al valor deseado)

6.- Con el capacitor cargado, se desconecta la fuente de alimentación del circuito

7.- Obtener el valor de “diferencia de potencial en el capacitor” este se consigue con el último valor que se obtuvo en la carga.

8.- Ya teniendo el valor de diferencia de potencial, conectar el resistor y empezar el conteo cada 10 segundos

RESULTADOS.

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14.33 v ------ 100%

     x v   ------- 63%      

x= 9.02 v

Interpolar:

108s[pic 8]

CONCLUSIÓN

Se observó que la diferencia de potencial eléctrico en función del tiempo crece, hasta llegar al punto en donde los valores de V/(V)  tienden a valores muy cercanos a 14.33, en donde la gráfica muestra una tendencia casi de línea recta sin un aumento significativo después de ese valor.

Se obtuvo la constante de tiempo característica, con la ayuda de la gráfica, dicha constante tiene un valor de 108 s, que es muy parecido al valor teórico  que es de 112.42s.

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