CIRCUITO RC

7/18/2019 CIRCUITO RC

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FACULTAD DE INGENIERIA DE M INAS – LABORATORIO DE FI SICA II I DDCH

INFORME N° 04/ EPIM – FIM-UNAP

DE :

DANNY DANIEL CONDORI HANCCO.PARA :

LIC. LENIN SUCA HUALLATA.ASUNTO : INFORME DE LABORATORIO

“CIRCUITO RC”

GRUPO : 311. FECHA : 15/07/2015.

Las prácticas de laboratorio son parte del curso de Física III, la que es dictada en el presentesemestre 2015-I, en la Fac. de Ing. de Minas, las practicas fueron realizadas en loslaboratorios de la Fac. de Ing. Civil y Arquitectura, de la Escuela profesional de Cienciasfísico Matemático, el día Miércoles 08 del presente año, a horas de 11.00 am, donde serealizó la segunda practica denominada “Circuito RC”, en este informe se desarrollaran adetalle sobre los procedimientos, equipos y materiales usados en la practicas y a lasconclusiones y sugerencias a lo que se llegó durante las prácticas de laboratorio.

DANNY DANIEL CONDORI HANCCOCÓDIGO: 104497




1

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Circuito de prueba RC............................................................................................. 3

Figura 2: Filtro de paso banda ................................................................................................ 3

Figura 3: La imagen izquierda muestra un semaforo y la derecha un marcapaso utilizado

para controlar los latidos cardiacos ambos utilizan el sistema electrico RC .......................... 4

Figura 4: Se muestra el proceso de carga del circuito RC, para una resistencia de 200 Ω .... 5

Figura 5: Se muestra el proceso de descarga del circuito RC, para una resistencia de 200 Ω5

Figura 6: Se muestra el proceso de carga del circuito RC, para una resistencia de 411 Ω .... 6

Figura 7: Se muestra el proceso de descarga de un circuito RC, para una resistencia de 411Ω ............................................................................................................................................. 6

Figura 8: Se muestra el proceso de carga de un circuito RC, para una resistencia de 1523 Ω

................................................................................................................................................ 7

Figura 9: Se muestra el proceso de descarga de un circuito RC, para una resistencia de 1523Ω ............................................................................................................................................. 7

Figura 10: Se muestra el proceso de carga y descarga del un circuito RC, para una

resistencia de 4865 Ω ............................................................................................................. 8

Figura 11: Se muestra el proceso de descarga de un circuito RC, para una resistencia de4865 Ω .................................................................................................................................... 8

Figura 12: Circuito desarrollado en las practicas. ................................................................ 12

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 .................................................................................................................................... 5

Tabla 2 .................................................................................................................................... 9

Tabla 3 .................................................................................................................................... 9

Tabla 4 .................................................................................................................................... 9 Tabla 5 .................................................................................................................................. 10

Tabla 6 .................................................................................................................................. 11

Tabla 7 .................................................................................................................................. 11

Tabla 8 .................................................................................................................................. 11




2

CONTENIDO

LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................ 1

LISTA DE TABLAS .............................................................................................................. 1

CONTENIDO ......................................................................................................................... 2

1 OBJETIVOS ................................................................................................................... 3

2 APLICACIONES: (FUNDAMENTO TEORICO) ........................................................ 3

2.1 DESCRIPCION DE USOS DEL CIRCUITO RC ................................................... 3

3 MATERIALES Y EQUIPOS ......................................................................................... 4

4 DATOS EVALUADOS ................................................................................................. 5

4.1 DATOS ESTIMADOS PARA CONFIGURACION (1) ......................................... 5

5 DESARROLLO DEL CUESTIONARIO ...................................................................... 9

5.1 De modo gráfico y con ayuda del programa Data Studio, determineexperimentalmente el tiempo de carga y descarga del condensador en el proceso de carga(para cada evento). .............................................................................................................. 9

5.2 De modo gráfico y con ayuda del programa Data Studio, determineexperimentalmente el voltaje máximo del condensador en el proceso de carga (para cadaevento). ............................................................................................................................... 9

5.3 ¿Cuál es la máxima carga para el condensador en este experimento? Resuelva conecuación q(t), t= valor max del grafico (para todos los eventos). ...................................... 9

5.4 ¿Cuál es la corriente que corresponde a la constante de tiempo según datos de R yC mediante ecuación de corriente I(t)? ............................................................................. 10

5.5 Determine la ecuación teórica del voltaje en función del tiempo para la carga ydescarga del condensador V(t)=? ..................................................................................... 10

5.6 Considerando la ecuación formulada en la anterior pregunta, determine el voltajedel condensador (para un tiempo medio de cargado experimental) en cada evento deforma teórica. (Asuma como dato solo la resistencia y condesador del cuadro Nº 01). .. 11

5.7 En las gráficas obtenidas, lectura el voltaje de cargado para el mismo tiempomedio considerado en la anterior pregunta, con la herramienta Inteligente del Data Studioy anote sus resultados en el cuadro Nº 02. ....................................................................... 11

5.8 Con las respuestas de las preguntas 7 y 8 determine el error relativo porcentualcometido. .......................................................................................................................... 11

5.9 Basado en las observaciones experimentales realizadas, explique como uncapacitador conduce corriente cuando se lo conecta a una fuente alterna (AC). ............. 12

5.10 ¿Por qué el tiempo medio, se multiplica por la constante numeral de 4? .......... 12

6 RECOMENDACIONES .............................................................................................. 12

7 BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 13




3

1 OBJETIVOS

Comprobar la carga y descarga de un condensador. Obtener graficas del proceso de carga y descarga de un circuito RC.

Determinar el error relativo porcentual de las lecturas teóricas – experimentalesrealizadas.

2 APLICACIONES: (FUNDAMENTO TEORICO)

Un capacitor en un circuito RC serie no se descarga inmediatamente cuando esdesconectada de una fuente de alimentación (ver interruptor en la figura1)de corriente directa.

b

V

R

C

a

2

1 4

Figura 1: Circuito de prueba RC

Cuando el interruptor pasa de A a B, el voltaje en el condensador Vc empieza a descenderdesde Vo (voltaje inicial en el condensador) hasta tener 0 voltios de la manera que se ve enel gráfico inferior. La corriente tendrá un valor máximo inicial de Vo/R y como la tensióndisminuirá hasta llegar a 0 amperios. La corriente que pasa por la resistencia y elcondensador es la misma. Acordarse que el un circuito en serie la corriente es la misma portodos los elementos.

a. CARGA

b.

DESCARGA

2.1 DESCRIPCION DE USOS DEL CIRCUITO RC

Los circuitos RC pueden usarse para filtrar una señal, al bloquear ciertas frecuencias y dejar pasar otras. Los filtros RC más comunes son el filtro paso alto, filtro paso bajo, filtro paso banda, y el filtro elimina banda.

Figura 2: Filtro de paso banda

Entre las características de los circuitos RC está la propiedad de ser sistemas lineales einvariantes en el tiempo; reciben el nombre de filtros debido a que son capaces de filtrarseñales eléctricas de acuerdo a su frecuencia.

http://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asp

http://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asp




4

Figura 3: La imagen izquierda muestra un semaforo y la derecha un marcapaso utilizado para controlar los latidos

cardiacos ambos utilizan el sistema electrico RC

Los circuitos RC se encuentran entre los más útiles, simples y robustos circuitos eléctricos pasivos, y juegan un rol integral en los dispositivos de uso diario tales como luces de

tráfico, marcapasos y equipos de audio.

3 MATERIALES Y EQUIPOS

Sensor de voltaje.

Interfax Science Workshop 750.

Multímetro digital.

Un Condensador.

Amplificador de Potencia.

Resistencia (Resistencia Variable)

Cables conexión.

Programa data estudio.

Un interruptor de doble cambio.




5

4 DATOS EVALUADOS

4.1 DATOS ESTIMADOS PARA CONFIGURACION (1)

Tabla 1

PARAMETRO EVENTO 1 EVENTO 2 EVENTO 3 EVENTO 4

RESISTENCIA (Ω) 200 411 1523 4865

FUENTE 5V 5V 5V 5V

CONDENSADOR (f) 2200*10^-6 2200*10^-6 2200*10^-6 2200*10^-6

Figura 4: Se muestra el proceso de carga del circuito RC, para una resistencia de 200 Ω

Figura 5: Se muestra el proceso de descarga del circuito RC, para una resistencia de 200 Ω




6

Figura 6: Se muestra el proceso de carga del circuito RC, para una resistencia de 411 Ω

Figura 7: Se muestra el proceso de descarga de un circuito RC, para una resistencia de 411 Ω




7

Figura 8: Se muestra el proceso de carga de un circuito RC, para una resistencia de 1523 Ω

Figura 9: Se muestra el proceso d e descarga de un circuito RC, para una resistencia de 1523 Ω




8

Figura 10: Se muestra el proceso de carga y descarga del un circuito RC, para una resistencia de 4865 Ω

Figura 11: Se muestra el proceso de descarga de un circuito RC, para una resistencia de 4865 Ω




9

5 DESARROLLO DEL CUESTIONARIO

5.1 De modo gráfico y con ayuda del programa Data Studio, determine

experimentalmente el tiempo de carga y descarga del condensador en el proceso

de carga (para cada evento).

Para resolver este cuestionario se utilizó las Figura 4, Figura 5, Figura 6, Figura 7, Figura 8, Figura 9, Figura 10 y Figura 11.

Tabla 2

ENSAYOSTIEMPO

CARGA (s)

TIEMPO

DESCARGA (s)

EVENTO 1 (R=200 Ω) 2.61 3.69

EVENTO 2 (R=411 Ω) 7.27 6.65

EVENTO 3 (R=1523 Ω) 22.47 19.81

EVENTO 4 (R=4865 Ω) 80.00 57.05

5.2 De modo gráfico y con ayuda del programa Data Studio, determine

experimentalmente el voltaje máximo del condensador en el proceso de carga

(para cada evento).

Tabla 3

ENSAYOSVOLTAJE MAXIMO

CARGA (V)

EVENTO 1 (R=200 Ω) 4.715

EVENTO 2 (R=411 Ω) 4.984

EVENTO 3 (R=1523 Ω) 4.957

EVENTO 4 (R=4865 Ω) 4.843

5.3 ¿Cuál es la máxima carga para el condensador en este experimento? Resuelva

con ecuación q(t), t= valor max del grafico (para todos los eventos).

RC

t

eQQ 10

si V C Q *0 entonces

RC

t

eV C Q 1.

Tabla 4

ENSAYOSCONDENSADOR

(f)FUENTE (V)

RESISTENCIA

(Ω)

TIEMPO

CARGA (s) qmax

EVENTO 1 2200*10^-6 5 200 2.61 0.01097081

EVENTO 2 2200*10^-6 5 411 7.27 0.01099646

EVENTO 3 2200*10^-6 5 1523 22.47 0.01098654

EVENTO 4 2200*10^-6 5 4865 80.00 0.01086042




10

5.4 ¿Cuál es la corriente que corresponde a la constante de tiempo según datos de R

y C mediante ecuación de corriente I(t)?

Para corriente de carga: RC

t

e

RC

Q I

. para corriente de descarga RC

t

e

RC

Q I

.

Tabla 5

ENSAYOS COND. (f)FUENTE

(V)RESISTENCIA

(Ω)

TIEMPO

CARGA (s)

TIEMPO

DESCARGA (s)

CORRIENTE

CARGA

CORRIENTE

DESCARGA

EVENTO 1 2200*10^-6 5 200 2.61 3.69 6.63413E-05 -5.69887E-06

EVENTO 2 2200*10^-6 5 411 7.27 6.65 3.92003E-06 -7.7818E-06

EVENTO 3 2200*10^-6 5 1523 22.47 19.81 4.01585E-06 -8.88298E-06

EVENTO 4 2200*10^-6 5 4865 80.00 57.05 5.8309E-07 -4.97709E-06

5.5 Determine la ecuación teórica del voltaje en función del tiempo para la carga y

descarga del condensador V(t)=?

a) Ecuación Para La Carga

RC

t

eQQ 10

Ec. 01

Si V C QV

QC . Ec. 02

Reemplazando la Ec. 02 en la Ec. 01, se tiene.

RC

t

eV C V C 1..0

Simplificando se tiene:

RC

t

eV V 10

Ec. 03

b) Ecuación Para La Descarga

RC

t

eQQ

0

Ec. 01

Si V C QV

Q

C . Ec. 02Reemplazando la Ec. 02 en la Ec. 01, se tiene.

RC

t

eV C V C

0.. Simplificando se tiene:

RC

t

eV V

0

Ec. 03




11

5.6 Considerando la ecuación formulada en la anterior pregunta, determine el

voltaje del condensador (para un tiempo medio de cargado experimental) en

cada evento de forma teórica. (Asuma como dato solo la resistencia y condesador

del cuadro Nº 01).

Tabla 6

ENSAYOS COND. (f)FUENTE

(V)RESISTENCIA

(Ω)

TIEMPO

CARGA (s)

TIEMPO

DESCARGA (s)

VOL. DE COND.

CARGA

VOL. DE COND.

DESCARGA

EVENTO 1 2200*10^-6 5 200 2.61 3.69 4.986731736 0.00113977

EVENTO 2 2200*10^-6 5 411 7.27 6.65 4.998388869 0.00319832

EVENTO 3 2200*10^-6 5 1523 22.47 19.81 4.993883857 0.01352878

EVENTO 4 2200*10^-6 5 4865 46.74 57.05 4.997163266 0.02421354

5.7

En las gráficas obtenidas, lectura el voltaje de cargado para el mismo tiempo

medio considerado en la anterior pregunta, con la herramienta Inteligente delData Studio y anote sus resultados en el cuadro Nº 02.

Ec. de tiempo medio: C RT m **4

Tabla 7

Evento R (Ω) C (f)Voltaje para t/2 (mitad

de tiempo de cargado)

Tiempo

Medio

1 200 0.0022 1.305 1.76

2 411 0.0022 3.635 3.6168

3 1523 0.0022 11.235 13.4024

4 4865 0.0022 40.000 42.812

5.8 Con las respuestas de las preguntas 7 y 8 determine el error relativo porcentual

cometido.

Tabla 8

Voltaje para t/2 (mitad

de tiempo de cargado)

Tiempo

Medio

Error %

1.305 1.76 25.852

3.635 3.6168 0.503

11.235 13.4024 16.172

40.000 42.812 6.568




12

5.9 Basado en las observaciones experimentales realizadas, explique como un

capacitador conduce corriente cuando se lo conecta a una fuente alterna (AC).

b

V

R

C

a

2

1 4

Figura 12: Circuito desarrollado en las practicas.

En la figura se muestra un circuito RC, donde el circuito tiene un Condensador, unaResistencia, una Batería (fuente) y un Interruptor de doble cambio, cuando se hace contactocon el interruptor los polos “a” con “c”, la corriente empieza a circular por el condensador,cargándolo de carga eléctrica, hasta el límite de la diferencia de potencial de 5V, donde se

observó que el voltaje se aproxima a 5V, cuando el voltaje marca una constante se procedea cerrar el interruptor generando un corto circuito para luego abrir de manera instantánea elcircuito “a” con “c”, donde la corriente circula por la resistencia, la cual origina una pérdida

de potencial eléctrico, hasta que marque 0V, con eso queda bien clara la práctica decorriente RC.

5.10 ¿Por qué el tiempo medio, se multiplica por la constante numeral de 4?

Se multiplica por el numeral 4, debido a que se asume como máxima la expresión:C RT m **4 , justos donde el diferencial de potencial marca una constante, antes de

realizar el corte circuito, para realizar la descarga de voltaje.6 RECOMENDACIONES

Se requiere tener bien hechas las conexiones antes de encender los equipos.

Tener cuidado con el trato de los equipos y materiales.




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7 BIBLIOGRAFIA

SERWAY, Raymond. Física, Edic. 5, Pearson Educación, México, 2001.

SERWAY, Raymond A, Física, vol II. Edit. McGraw-Hill, tercera edición revisada,1993

http://www.monografias.com/trabajos12/circu/circu.shtm http://www.unicrom.com/Tut_circuitoRC.asp

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