CIRCUITO RC. CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

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CIRCUITO RC

CARGA Y DESCARGA DE UN CONDENSADOR

Integrantes: - Diego Guerra.

          - Sophia Muñoz.

          - Javiera Orellana.

Profesor: Andrés Sepúlveda.

Sección: 1231

Fecha de entrega: 17/06/2019

Objetivos

En esta experiencia se tuvo como objetivo principal el conocer un Circuito RC, como también conocer el proceso de carga y descarga del condensador que forma parte de este circuito. Esto con la finalidad de obtener las curvas y ecuaciones tanto de carga como de descarga y de ser necesario aplicar rectificación y así conocer las constantes físicas de los procesos nombrados anteriormente.

Introducción

Como se puede ver en el título nos haremos una idea en torno a que girará el tema del informe, con el fin de tener una mejor comprensión explicaremos qué es un circuito RC. Este es un circuito eléctrico compuesto de una resistencia y un condensador. La forma más simple de este tipo de circuitos es el circuito simple de primer orden, compuestos tan solo por una resistencia y un condensador, estos circuitos pueden usarse para filtrar una señal alterna, al bloquear cierta frecuencia y dejar pasar otra.

El titulo también nos habla sobre la carga y descarga en los condensadores, gracias a un circuito RC podremos notar como se produce este proceso en el condensador.

En el circuito RC, mientras más grande sea la capacidad de almacenamiento, el condensador demorara más en cargarse y así mismo lo hará la descarga, es decir, mientras mayor sea su capacidad de almacenamiento, más demorara en descargarse.

Marco Teórico

Condensador: Es un dispositivo que almacena cargas, se utilizan comúnmente en una gran variedad de circuitos eléctricos; como por ejemplo: Para sintonizar la frecuencia en los radios receptores, filtros en fuentes de poder, dispositivos de almacenamientos de energía en unidades electrónicas de destello.

Básicamente un condensador consta de dos conductores que poseen cargas iguales pero de signos opuestos. Se verá que la capacitancia dada en un dispositivo depende de su geometría y del material que separa a los conductores, llamado dieléctrico, el cual es un material aislante que tiene propiedades eléctricas distintivas.

Capacitancia: La capacitancia C de un conductor se define como la razón de la magnitud de la carga en cualquiera de los dos conductores a la diferencia de potencia entre ellos.   Por esta definición la capacitancia es siempre una cantidad positiva.[pic 2]

Carga de un capacitor

Si se considera un circuito RC simple en serie y suponemos que el capacitor esta descargado inicialmente. Cuando el interruptor está abierto no existe corriente. En cambio si este último se cierra al t=0 se comienza a cargar. La carga será transferida de una placa a otra a través de la resistencia, el interruptor y la batería hasta que el capacitor este totalmente cargado. El valor de la carga máxima dependerá de la fem de la batería. Una vez alcanzada la carga máxima, la corriente en el circuito es cero.

Para establecer esto, se aplica la segunda ley de Kirchhoff al circuito después de que el interruptor es cerrado. Esto da

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ε[pic 4]

Donde IR será la caída de potencial a través de la resistencia y  es la caída de potencial a través del capacitor.[pic 5]

Descarga de un condensador

Consideramos un circuito simple RC, el cual consta con un capacitor inicialmente cargado con una carga Q, una resistencia y un interruptor. Cuando el interruptor está abierto, existe una diferencia de potencial  a través del capacitor y una diferencia de potencial cero a través de la resistencia ya que I=0. Si el interruptor se cierra a un tiempo t=0, el capacitor comienza a descargarse a través de la resistencia. En algún tiempo durante la descarga, la corriente en el circuito es I y la carga del capacitor es q. De la segunda ley de Kirchhoff, se ve que la caída de potencial a través de la resistencia IR, debe ser igual a la diferencia de potencial a través del capacitor  :[pic 6][pic 7]

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Sin embargo, la corriente en el circuito debe ser igual a la rapidez de decrecimiento de la carga en el capacitor. Es decir,  y así la ecuación viene a dar[pic 9]

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Diferenciando la ecuación con respecto al tiempo se tiene la corriente como función del tiempo:

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Donde la corriente inicial . Por lo tanto, se ve que la carga del capacitor y la corriente decaen exponencialmente a una rapidez caracterizada por la constante de tiempo ꚍ=RC[pic 12]

Procedimiento experimental

Para el desarrollo de nuestra experiencia, utilizamos los siguientes objetos:

1. Fuente de corriente continua: Elemento que genera una diferencia de potencial.
2. Un condensador electrolítico: Dispositivo pasivo capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico.
3. Una resistencia de 4,7 [KΩ]: Dispositivo eléctrico que regula la intensidad de corriente que circula por un circuito
4. Un voltímetro: Elemento utilizado para medir la diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera de un circuito eléctrico, debe conectarse en paralelo con el elemento que desea medirse.
5. Pc con DataStudio/Science Workshop e interfaz PASCO: DataStudio es un programa de recopilación, análisis y presentación de datos. El software hace uso de interfaces y sensores PASCO para recopilar y analizar los datos.

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1. Caja de conexiones
2. Interruptor: Switch con el cual controlaremos el paso de corriente.
3. Sonda de voltaje: Cables de conexión.

Circuito armado y sus objetos:

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Procedimientos:

-Proceso de carga:

Comenzando armando el circuito y cerramos el switch (en el punto A) para permitir el paso de corriente y así lograr que el condensador comenzará a cargarse. Al mismo tiempo iniciamos  el programa Data estudio el cual nos permite conocer datos tales como el tiempo y voltaje, así mostrarnos también su grafico correspondiente. Una vez que el condensador se encuentra completamente cargado se pausa el programa.

-Proceso de descarga:

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