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Circuitos RCUniversidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería

Departamento de FísicaLaboratorio de Física 2

2006-14864 Alvaro Luis Aceytuno Morales2010-20163 Joseline Andrea Fuentes Velásquez

2010-20735 Edin Elias Morales Lima

Resumen—El desarrollo de la tercera y última práctica delaboratorio de Física 2 constato la realización de un circuitocon un nuevo componente llamado capacitor, se determinó comoeste variaba su diferencia de potencial cuando se sometió a unproceso de carga y descarga en un circuito RC en serie, losresultados relacionaron voltajes experimentales y voltajes teóricosen el capacitor al transcurrir el tiempo establecido.

I. OBJETIVOS

Objetivo general:Evaluar el diferencial de potencial de un capacitor en uncircuito RC en intervalos de tiempo.

Objetivos específicos:

Observar la variación de la diferencia de potencial en uncircuito RC, para determinar su comportamiento respectoal tiempo.Predecir la capacitancia del capacitor utilizado en lapráctica para comparar con el valor real.Determinar el tiempo máximo de carga del capacitor.

II. MARCO TEÓRICO

Un circuito R-C se diferencia de los circuitos que contienenúnicamente resistencias, en que se genera la situación dedescargar o cargar un capacitor que consecuentemente provocaque las corrientes, diferencias de potencial y potencias variéncon el tiempo.Para comprender mejor un circuito R-C se define a uncapacitor como un dispositivo , utilizado en electricidad yelectrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campoeléctrico.Para cargar al capacitor se verifica que este previamentedescargado; después, en un momento inicial, t = 0, se cierrael circuito y permite que la corriente alrededor de la espiracomience a cargar el capacitor. Para determinar la diferenciade potencial teórica del capacitor con el transcurrir del tiempose utiliza la siquiente ecuación:

V (t)C = VF (1 − e

−tRC ) (1)

El producto RC por convenio suele escribirse como unaconstante:

τ = R ∗ C (2)

III. DISEÑO EXPERIMENTAL

III.I Materiales:- Una resistencia y un capacitor.- Alambres conductores de conexión.- Un multímetro.- Un protoboard.- Una fuente variable de alimentacion, de tensión directa, DC.- Un cronómetro.

III.II Magnitudes físicas a medir:- Voltaje (V).- tiempo (s).- Resistencia (Ω).

III.III Procedimiento:1. Calcular la constante de tiempo (τ ) multiplicando el valorde la capacitancia de 3300µF por el valor de la resistenciade 56000 Ω . Éste valor multiplicarlo por 5 y luego dividirloentre 30, que seran los intervalos de tiempo en los que se irámidiendo el voltaje.2. Armar el circuito, observando que al conectar el capacitorse debe tener presente su polaridad (±), debido a que es uncapacitor del tipo electrolítico.3. Medir el voltaje en el capacitor hasta un llegar a un tiempomáximo de 5τ encontrado anteriormente.

III.IV Diagrama del diseño experimental:

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IV. RESULTADOS

Figura 1. Comparación grafica

Figura 2. Capacitancia (F): comparación Dato teórico - Dato experimental

V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

La gráfica de voltaje en el capacitor respecto del tiempomuestra que tanto la gráfica experimental (color rojo) comola gráfica teórica (color negro) poseen un comportanmientoexponencial, además ambas tiene valores similares de voltajeen el rango de tiempo [30s - 360s] (ver Figura 1). La gráficade comparación de capacitancia entre dato teórico y experi-mental (Figura 2) muestra que los datos experimentales danuna aproximación aceptable pero imprecisa del dato teórico,dado que el valor teórico de la capacitancia C=0.0033 F, seencuentra fuera del rango del valor experimental C=0.0035 ±0.0001 F.

VI. CONCLUSIONES

1. El comportamiento del diferencial de potencial respectoal tiempo es exponencial.

2. El valor de la capacitancia experimental del capacitor esC=0.003496 F .

3. Para una C=0.0033 F y una R=56000 Ω, 5τ , tiene untiempo máximo de carga del capacitor 5τ=900 s.

VII. FUENTES DE CONSULTA

1. SERWAY Raymod A., JEWETT Jhon W. Física paraciencias e ingeniería. Volumen 2. Traducción: VíctorCampos Olguín. 7ma. edición. México D.F. CengageLearning Editores, 2008. Págs. 724-725.

2. YOUNG, HUGH D. y ROGER A. FREEDMAN. Fí-sica Universitaria, con física moderna volumen 2. Tra-ducción: JAVIER ENRÍQUEZ BRITO. Decimosegundaedición. México D.F. PEARSON EDUCACIÓN, 2009.Pág, 896 ISBN; 978-607-442-304-4

VIII. ANEXOSTiempo Voltaje ∆Tiempo ∆Voltaje Vc

30 0.99 0.3 0.02 0.9060 1.78 0.3 0.03 1.6690 2.44 0.3 0.03 2.31120 2.98 0.3 0.03 2.87150 3.42 0.3 0.04 3.34180 3.79 0.3 0.04 3.73210 4.09 0.3 0.04 4.07240 4.35 0.3 0.04 4.36270 4.56 0.3 0.04 4.61300 4.74 0.3 0.04 4.82330 4.90 0.3 0.04 5.00360 5.01 0.3 0.05 5.14390 5.13 0.3 0.05 5.27420 5.20 0.3 0.05 5.38450 5.26 0.3 0.05 5.47480 5.33 0.3 0.05 5.55510 5.38 0.3 0.05 5.62540 5.42 0.3 0.05 5.68570 5.46 0.3 0.05 5.73600 5.48 0.3 0.05 5.77630 5.50 0.3 0.05 5.80660 5.53 0.3 0.05 5.83690 5.55 0.3 0.05 5.86720 5.56 0.3 0.05 5.88750 5.57 0.3 0.05 5.90780 5.58 0.3 0.05 5.91810 5.59 0.3 0.05 5.93840 5.60 0.3 0.05 5.94870 5.61 0.3 0.05 5.95900 5.62 0.3 0.05 5.95

∆V = (0,005)(V ) + 2(peso− del − ultimo− digito) (3)