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CIRCUITO RC SERIE Camilo Bernal^1 , Gisselle De la Hoz^1 , Jesús Figueroa^1 , Jesús Herrera^1 , Alexandra Meriño^1 & Angie Ortega^1 Zulia Caamaño De Avila^2_._
_1. Estudiantes de los programas Biología y Química.
- Docente de la asignatura Física electromagnética. 08-02- Laboratorio de Física Experimental II, Universidad Del Atlántico, Barranquilla._ Resumen: En el correspondiente informe se corroboraron de manera práctica mediante un simulador virtual las teorías expuestas sobre los circuitos, específicamente los circuitos RC en serie. Fueron tomadas mediciones mediante la utilización de un multímetro digital, protoboard y un simulador. Cada una de ellas bajo una determinada resistencia y capacitores. El proceso de la manipulación fue evidenciada en forma de video y posteriormente se expresaron los valores de manera gráfica. Palabra claves : Corriente, circuito, circuito en serie Abstract In the corresponding report, the theories on circuits, specifically RC circuits in series, were corroborated in a practical way using a virtual simulator. Measurements were taken using a digital multimeter, breadboard and a simulator. Each of them under a certain resistance and capacitors. The manipulation process was evidenced in the form of video and later the values were expressed graphically. Keywords : Current, circuit, series circuit.
INTRODUCCION
Se conoce como 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. para este informe se tiene como objetivo el estudio teórico practico de un circuito RC sometido a voltaje directo (CD), Determinar el tiempo de vida media ( t 1 / 2 ) de la carga de un capacitor en un circuito RC y determinar la constante de tiempo capacitiva τ (tiempo de relajación) del circuito. FUNDAMENTO TEORICO Condensador Un condensador también conocido como capacitor, es uno de los componentes electrónicos pasivos como las resistencias. El condensador se utiliza generalmente para almacenar carga eléctrica. La carga del condensador se almacena en forma de «campo eléctrico». Condensadores desempeñan un papel importante en muchos circuitos eléctricos y electrónicos. Generalmente, un condensador tiene dos placas de metal paralelas que no están conectadas entre sí. Las dos placas del condensador están separadas por un aislamiento no conductor, este medio se conoce comúnmente como dieléctrico. -Tipos de Capacitores Los condensadores o capacitores se clasifican según el dieléctrico que utilizan. El tipo no es muy importante, aunque los más utilizados son los electrolíticos , los de papel , los de aire y los cerámicos. Los electrolíticos son condensadores que tienen polaridad, es decir tienen positivo y negativos fijos para su conexión. No se puede cambiar la polaridad en sus patillas. El material más usado para la fabricación de condensadores es el Tantalio, por su gran capacidad de almacenamiento y su poder de miniaturización, condensadores muy criticados por ser un mineral que procede del coltan, material que, por su explotación, provoca muchas muertes en el Congo (sigue el enlace subrayado en rojo si quieres saber más sobre el coltan). Ojo los condensadores electrolíticos están formados por una disolución química corrosiva, por eso siempre hay que conectarlos con la polaridad correcta. Tienen una patilla larga y una corta, la larga siempre debe ir al positivo y la corta al negativo.
El tiempo que toma la carga del condensador para alcanzar la mitad del máximo se llama tiempo de vida media , y se relaciona con la constante de tiempo a través de, En este experimento, la carga del condensador será medida de forma indirecta, midiendo el voltaje a través del condensador, dado que ambos son proporcionales: METODOLOGÍA Utilizando en simulador Tinkercad se procedió a iniciar con las correspondientes mediciones. Se utilizó un Capacitor con capacitancia de 1000uE y un resistor de 10 kΩ. A partir de la anterior preparación del simulador se procedió a realizar una grabación del procedimiento. Cuando el capacitor registro el voltaje determinado en el experimento (11. V) fue cambiada la posición del interruptor hasta lograr el capacitor se encontrara cerca de 200 ms. Tomando lo anterior como base, se repitió la metodología con cada uno de los valores correspondientes para la realización de la guía. Culminada las mediciones se proyectaron los resultados de manera gráfica. CÁLCULO Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Primeramente, después de haber montado el circuito, como se muestra en la siguiente: Figura 2. Montaje de la experiencia en el simulador tinkercard. se tomó un voltaje de 18V como suministro y se analizó la relación de todas las variables en juego. Siendo así, en las tablas 1 y 2 se colocaron los datos completos del circuito, variando solamente la capacitancia del condensador polarizado.
Esto se puede observar en los posteriores videos: https://youtu.be/adoKj3fx8Mo https://drive.google.com/file/d/1MOnslvAmjY1Tpxh5nYTF3jhnIQcwOMUT/view? usp=sharing Ahora bien, se especificó las magnitudes para una figura más óptima: Voltaje (V), medido en ‘V’ Corriente (I), medido en ‘μA’ Tiempo (t), medido en ‘s’ 1) Capacitor de 1000 μF Capacitor de 1000 μF
Carga Descarga V/V I/^ μA^ t/s V/V I/^ μA^ t/s 1 2 1600 1 11.8 1180 1 2 3.27 1470 2 10.7 1070 2 3 5.02 1300 3 7.98 798 5 4 6 1200 4 4.87 487 10 5 7.30 1.070 5 2.94 294 15 6 8.21 979 6 1.78 178 20 7 9.23 877 7 1.08 108 25 8 10.1 795 8 0.658 65.8 30 9 10.8 722 9 0.393 39.3 35 10 12 600 10 0.2 20 42 Tabla 1. Capacitor de 1000 micro faradios. Con respecto a esta tabla, se puede interpretar que solamente necesita de 10s para cargarse con un voltaje de 12V, y su proceso de descarga es relativamente rápido. Carga del capacitor (V-t): V t 2 1 3.27 2 5.02 3 6 4 7.30 5 8.21 6
400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 2 4 6 8 10 12 f(x) = − 0.01 x + 15.
t vs I
Corriente(μA) Tiempo En contraparte, la corriente después de haber pasado un lapso de tiempo disminuye. Descarga del capacitor (V-t): V t 11.8 1 10.7 2 7.98 5 4.87 10 2.94 15 1.78 20 1.08 25 0.658 30 0.393 35 0.2 42 Tabla 1.3 Relación voltaje-tiempo en descarga.
En este paso de descarga del capacitor, el voltaje baja a una velocidad muy rápida los primeros 20s, luego, se acorta esta rapidez. Descarga del capacitor (I-t): I t 1180 1 1070 2 798 5 487 10 294 15 178 20 108 25 65.8 30 39.3 35 20 42 Tabla 1.4 Relación corriente-tiempo en descarga.
V t 0.53 1 2.13 4 3.21 6 4.00 8 4.84 10 6.70 15 8.20 20 9.62 25 10.8 30 11.9 35 Tabla 2.1 Relación voltaje-tiempo en carga. En este caso, el voltaje posee una proporcionalidad con el tiempo, y ésta se incrementa cada vez más. Carga del capacitor (I-t): I t 1750 1 1590 4 1480 6 1400 8 1320 10 1130 15 980 20
Tabla 2.2 Relación corriente-tiempo en carga. De igual modo, la corriente al ser inversa al tiempo provee de una gráfica con pendiente negativa. Descarga del capacitor (V-t): V t 11.8 1 7.77 15 4.85 30 3.14 45 1.96 60 1.25 75 0.792 90 0.506 105 0.322 120 0.2 135 Tabla 2.3 Relación voltaje-tiempo en descarga.
De igual manera que en la corriente de carga del capacitor, esta gráfica solamente diverge en la cantidad de corriente que se pierde por segundo. CONCLUSIÓN A partir de los resultados obtenidos y el desarrollo general del tema visto en este informe podemos concluir, Primero, que en un circuito RC el valor de la resistencia influye en el tiempo de descarga del capacitor. Así mismo, cabe resaltar que al aumentar la capacitancia aumenta el tiempo para que se cargue totalmente el capacitor. Además, se determinó el tiempo de vida media ( t 1 / 2 ) de la carga de un capacitor en un circuito RC y la constante de tiempo capacitiva τ^ (tiempo de relajación) del circuito. **_ANEXOS
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Gabriel A. Jaramillo Morales, Alfonso A. Alvarado Castellanos. Electricidad y magnetismo. Ed. Trillas. México 2003
- Sears, Zemansky, Young, Freedman Física Universitaria Ed. PEARSON. México 2005
