INFORME N°-01 EP.I.S PARA LIC
SEM nivelación 2017-UNA-PUNO
: ROGER OLARTE MAMANI
DE
: ERICK FERNANDO FLORES MERMA
GRUPO
: UNICO
ASUNTO : ENTREGA : ENTREGA DE INFORME DE “circuitos -rc” FECHA
: 10/03/17
De mi mayor consideración: Mediante el presente presente,, hago llegar a su persona el informe respectivo de las actividades realizadas del laboratorio de física realizadas el día 10 de marzo del año en curso, el cual consta de lo siguiente: PRIMERO: Se PRIMERO: Se hace de su conocimiento los OBJETIVOS DE PRACTICA DE LABORATORIO, LABORATORIO, MARCO TEORICO, METERAILES Y EQUIPOS USADOS. SEGUNDO: Se SEGUNDO: Se hace constar los DATOS REGISTRADOS en la práctica realizada. TERCERO: se TERCERO: se realiza el respectivo ANALISIS DE DATOS tomados en le práctica. CUARTO: Se CUARTO: Se desarrolla el CUESTIONARIO de preguntas estipuladas en la Guía de Laboratorio. QUINTO: Se detallan las conclusiones a las que se llegó en la práctica. Sin otro particular me despido, cordialmente. ATENTAMENTE.
ERICK FERNANDO FLORES MERMA CODIGO: 155165
CIRCUITO - RC I. OBJETIVOS
Comprobar experimentalmente las ecuaciones que caracterizan el proceso de cargado y descarga de un circuito RC.
obtener graficas del proceso de cargado y descarga de un circuito RC.
determinar el error relativo porcentual de las lecturas teóricas experimentales realizadas.
II.Fundamento teorico
En esta practica de Circuitos RC que se trata de un circuito conformado por un capacitor y una resistencia conectados en paralelo y en serie respectivamente a una fuente de voltaje de 8 voltios. El experimento consiste en conocer y observar los procesos de carga y descarga de un capacitor con la influencia de un resistor, para esto fue necesario ir registrando los datos del voltaje y la corriente que varían con respecto al tiempo. Una vez obtenido los datos se procede a graficar al Voltaje vs tiempo, y Corriente respecto al tiempo, observando que ambas graficas no son lineales. Entonces para conocer la rapidez con la que se carga el capacitor es necesario hallar la constante de tiempo de una grafica semilogaritmica de Corriente vs tiempo, donde la pendiente de dicha grafica representa a (-1/ ).
INTRODUCCIÓN Se considera un circuito RC a todo aquel circuito compuesto indispensablemente por: de una parte, una asociación de resistencias, y de otra, un único condensador (se incluyen los casos en que él hay varios capacitores -condensadores- que se pueden reducir a uno equivalente), puede tener también fuentes tanto dependientes como independientes.
CARGA DE UN CAPACITOR
Figura1. Circuito RC
Un capacitor es un dispositivo que al aplicársele una fuente de alimentación de corriente continua se comporta de una manera especial. Cuando el interruptor se cierra, la corriente I aumenta bruscamente a su valor máximo como un cortocircuito) y tiene el valor de I = E / R amperios (como si el capacitor no existiera momentáneamente en este circuito RC), y poco a poco esta corriente va disminuyendo hasta tener un valor de cero. El voltaje en el capacitor no varía instantáneamente y sube desde 0 voltios hasta E voltios (E es el valor de la fuente de corriente directa conectado en serie con R y C).
= (− ) ; = (− ) ; =−
Figura2. Vo vs t
Figura3. I vs t
DESCARGA DE UN CAPACITOR
Figura4. Circuito RC
Un condensador / capacitor en un circuito RC serie no se descarga inmediatamente cuando es desconectada de una fuente de alimentación de corriente directa Cuando el interruptor pasa de la posición A a la posición B, el voltaje en el condensador Vc
empieza a descender desde Vo (voltaje inicial en el condensador) hasta tener 0 voltios de la manera que se ve en el gráfico inferior. La corriente tendrá un valor máximo inicial de Vo/R y la disminuirá hasta llegar a 0 amperios. La corriente que pasa por la resistencia y el condensador es la misma. Acordarse que el un circuito en serie la corriente es la misma por todos los elementos.
= − ; = − ; = −
Figura5. V vs t Figura6. I vs t
CONSTANTE DE TIEMPO Al producto RC se le llama constante de tiempo del circuito t y equivale al tiempo que el condensador tardaría en descargarse de continuar en todo momento la intensidad inicial Io. También equivale al tiempo necesario para que el condensador adquiera una carga igual al 0,37 (1/e) de la carga inicial, o lo que es lo mismo que la intensidad decrezca hasta 0,37 Io.
EQUIPOS Y MATERIALES
Fuente de voltaje DC Amperímetro Voltímetro Interruptor Capacitor Resistores Cables de conexión
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
a) Armamos nuestro circuito de acuerdo a la figura mostrada, una vez que lo armamos lo mantuvimos el interruptor en la posición 2, es decir estaba cerrado hasta que la profesora nos revisara el circuito.
a
b
A R V↑
+ -
C
V
Figura7. Circuito RC
b) Establecemos el voltaje de la fuente a 8 voltios. c) Se puso el interruptor en la posición a y se tomó la lectura del amperímetro cada 5 segundos, una vez que pasaron 65 segundos se pasó el interruptor a la posición
b y se
tomaron las lecturas del voltímetro igual que como se realizó con el amperímetro.
d) Una vez tomadas las mediciones directas del voltímetro y amperímetro se lleno la tabla de datos.
e) Se realizó el gráfico I vs t y V vs t, para calcular el valor de τ mediante el uso de ambos gráficos. Luego se obtuvo el gráfico linealizado para I vs t y V vs t y se calculó el valor de τ de f orma más formal y este es el que se usó para el cálculo de los errores, ya que el valor teórico es τ=RC.
DATOS Y RESULTADOS Tabla 1.- Valores registrados de voltaje y corriente para los procesos de carga y descarga de l capacitor
Tiempo (segundos)
±
±
0,0
Corriente (μ amperios A) (46.0 ± 0.2)x10-3
Voltaje (voltios V) 0.0 ± 0.1
5,0
(29.0 ± 0.2)x10-3
0.6 ± 0.1
10,0
(24.0 ± 0.2)x10-3
1.0 ± 0.1
15,0
(20.0 ± 0.2)x10-3
1.4 ± 0.1
20,0
(16.0 ± 0.2)x10-3
1.7 ± 0.1
25,0
(14.0 ± 0.2)x10-3
2.0 ± 0.1
30,0
(12.0 ± 0.2)x10-3
2.2 ± 0.1
35,0
(10.0 ± 0.2)x10-3
2.4 ± 0.1
40,0
(9.0 ± 0.2)x10-3
2.5 ± 0.1
45,0
(8.0 ± 0.2)x10-3
2.6 ± 0.1
50,0
(7.0 ± 0.2)x10-3
2.8 ± 0.1
55,0
(6.0 ± 0.2)x10-3
2.9 ± 0.1
60,0
(5.0 ± 0.2)x10-3
3.0 ± 0.1
65,0
(5.0 ± 0.2)x10-3
3.0 ± 0.1
Gráfico 4: ln(I) vs t
= − ⇒ln=ln +ln − ⇒ln=ln + − = + ; = 1 -
Pendiente del Gráfico Con los puntos -2
(7.55*4 , 1.15x10 ) (13.3*4 , 6.8x10-3)
2ln6.8x103 − . x10 = − = .−.∗
= 0.525 23 =0.023
= ∆+∆ ∆ + 230.1 =±0.005 = 0.525123 =.±. -
Constante del tiempo experimental
=
= 1 ⇒ = 1 1 = 43.5 = 0.023 =.±0.5 -
Diferencia entre el valor teórico y el valor experimental de la constante de tiempo
Datos del capacitor y resistencia
= = == ××− = |×100=|47 43.5|×100=.% % = | 47
CONCLUSIONES
Se comprobó que en un circuito RC conectado a una fuente de voltaje, una resistencia influye en el tiempo en que se carga un capacitor, ambos conectados en serie y paralelo respectivamente. En el proceso de carga del capacitor, el voltaje de este capacitor aumenta de manera exponencial a través del tiempo, tendiendo hacia un valor máximo, que correspondería a un valor cercano al voltaje entregado por la fuente de poder.
En el proceso de descarga del capacitor, el voltaje disminuye de manera exponencial a través del tiempo, empezando en un valor máximo y tendiendo a cero conforme el tiempo de descarga transcurre.
Cuando se descarga el capacitor, la corriente es negativa, porque invierte el sentido en el cual pasa por el capacitor. Estos valores de corriente varían exponencialmente conforme transcurre el tiempo de descarga, comenzando con un valor máximo de corriente y luego tendiendo a cero.
Al realizar un grafica semilogaritmica de Corriente vs tiempo me resulta una recta en la cual por medio de su pendiente podemos hallar el valor experimental de la constante de tiempo. Para el circuito de esta práctica fue 47seg el tiempo teórico; el valor determinado experimentalmente fue de 43.5seg y entonces el porcentaje de error entre los dos datos nos dio un error de 7.4% que por lo tanto nos indica que la practica fue realizada con éxito.
