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Capacitores. Diseño experimental para estudiar un circuito RC con Arduino.
Dibarbora, Carlos; Figueroa, Juan Pablo; Pérez, Martín M.
CapacitoresEs un dispositivo compuesto de dos conductores separados por un aislante. Este dispositivo es capaz de almacenar energía en forma de campo eléctrico.
La relación entre carga eléctrica almacenada y diferencia de potencial se denomina Capacitancia:
Carga y descarga de un capacitorDebido a que los proceso de carga y descarga no son instantáneos, se puede medir el cambio de la ddp en los extremos del capacitor, y con ello medir la cantidad de carga almacenada en función del tiempo.
Objetivos de la experiencia● Determinar la capacitancia de un capacitor.● Determinar el tiempo característico de un circuito RC.● Verificar la ley de asociación de capacitores. Serie. Paralelo.● Introducir elementos de análisis numéricos.● Introducir a los estudiantes en contenidos referidos a programación.
Método Experimental TradicionalTradicionalmente, el estudio de capacitores se realiza con un equipo denominado galvanómetro balístico. El uso de este equipo presenta ventajas y desventajas.
Estudiando circuitos RC con Arduino.Nuestro grupo de trabajo ha desarrollado e implementado distintas prácticas de laboratorio utilizando Arduino (y un conjunto de sensores) como sistema de adquisición de datos. Basados en esta tecnología podemos medir distintas magnitudes físicas tanto de sistemas mecánicos como electromagnéticos.
Plaqueta para estudio de circuito RCEsta plaqueta permite varias configuraciones de conexiones de capacitores.
Paralelo
Plaqueta para estudio de circuito RCEsta plaqueta permite varias configuraciones de conexiones de capacitores.
Serie
Perfil de los alumnos. Asignaturas que lo atraviesan.Se han realizado prácticas con alumnos de tercer año del profesorado de Matemática y tercer año del profesorado de Física.
Se integran contenidos de:
● Física● Computación ● Análisis numérico
¿Qué se obtiene de esta experiencia?● Desde el punto de vista formativo, los alumnos del profesorado de Física
adquieren herramientas y técnicas para el desarrollo de material de laboratorio fiable, preciso y de bajo costo.
● Al mismo tiempo, se encuentra frente a un desafío: la necesidad de desarrollar sus habilidades en programación, electrónica digital y diseño de prácticas experimentales.
● Existen varios tipos de acercamientos a este tipo de materiales en el aula (caja negra, STEM, TPACK, etc.), por lo que Arduino se presenta, también, como un disparador de la investigación en la enseñanza de las ciencias experimentales.
Resultados parciales. Trabajos futuros.Hasta la fecha, se suman variadas experiencias del uso de Arduino con distintos grupos de alumnos.
Además, el grupo del laboratorio del INSPT sigue trabajando en el desarrollo de actualización de prácticas tradicionales e innovación en prácticas novedosas, aprovechando la versatilidad de los sensores que pueden utilizarse con Arduino.
Bibliografía- Bosch, H. (2014) “Un marco didáctico de enseñanza de ciencias,
tecnología, ingeniería y matemática para la sociedad contemporánea” Dunken. Buenos Aires. Argentina
- Lavangino. A. (2012) “Carga de un capacitor”. Física y Arduino. consultado el 29/06/2017. Disponible en: http://www.fisicayarduino.com.ar/carga-de-un-capacitor/
- Torrente Artero, O. (2013) “Arduino. Curso práctico de formación.” Alfa Omega, México D.F. México.
