Guía No 5. Caida Exponencial

Facu Fac u ta e Ci Cien encia ciass Bá Bási sica cass Coordinación Programa de Física

PROGRAMA DE FÍSICA FÍSICA EXPERIMENTAL II – GUÍAS DE LABORATORIOS CÓDIGO 211790 – CRÉDITOS 2 GUÍA No 6. CAIDA EXPONENCIAL OBJETIVOS  



Estudio teórico practico de un circuito RC sometido a voltaje directo (CD).

/2) de la carga de un capacitor en un circuito RC Determinar la constante de tiempo capacitiva  (tiempo de relajación) del circuito. Determinar el tiempo de vida media (

TEMAS DE CONSULTA 

Condensador.  Circuito sometido a corriente directa.  Carga y descarga de un condensador en un circuito 



Tiempo de vida media (

.

/2) y tiempo de relajación ( .

MATERIALES Fuente de voltaje DC ajustable entre 1.2 V a 25V.  Multímetro digital.  Protoboard.  Cuatro resistencias (39kΩ (39 kΩ,, 47kΩ, 68kΩ y 100kΩ 100kΩ) a ¼ o ½ watt.  Capacitores de (1000 uF, 1200 uF, 2200uF, 3300 uF y 4700 uF) a 25 o 50 V.  Cronómetro y cables de conexión. 

No encienda la fuente de alimentación hasta que el monitor de la clase o profesor a cargo revise las conexiones del circuito. Para realizar cualquier medición eléctrica, tenga en cuenta lo siguiente: 

Debe tener muchas precauciones al manipular este circuito después de haber cargado el condensador.

Km. 7 Antigua Vía Puerto Colombia Atlántico- Colombia. Oficina 201C.

PBX: (5) 319 7010 Ext.: 1106-1105

[email protected] www.uniatlantico.edu.co

Facu ta e Ciencias Básicas Coordinación Programa de Física



Antes de realizar cualquier medición con un multímetro ya sea de voltaje, corriente o resistencia, asegúrese de tener la perilla en la escala adecuada para el rango que espera.



Si no conoce el rango, inicie su medida en la escala más alta.



Nunca toque las puntas de prueba por su terminal metálico, manipule desde su parte aislada.



No mida resistencias cuando estén conectadas a un circuito.



Nunca mida resistores conectadas a una fuente de voltaje.



Si usted conecta el Multímetro para medir corriente o voltaje, pero la perilla está en escala de resistencia seguramente dañara el Instrumento.



Antes de medir corriente verifique que el instrumento esté conectado en serie con el circuito.



Antes de medir voltaje verifique que el instrumento esté conectado en paralelo con el elemento de circuito que se le desea medir la diferencia de potencial.

ESQUEMA DE LOS MONTAJES

Figura 6.1. Esquema del montaje experimental circuito RC.


PBX: (5) 319 7010 Ext.: 1106-1105



PROCEDIMIENTO Primera parte: Proceso de carga del capacitor 



 



Sin estar conectada la fuente DC al circuito, enciéndala y ajuste un voltaje indicado por su profesor. Este voltaje debe ser medido con el voltímetro. Este voltaje debe estar por debajo del voltaje que soporta el capacitor con el fin de evitar daños en él. Después de hacer sus ajustes, apague la fuente. Sin estar el capacitor conectado al circuito, con el voltímetro compruebe que se encuentra completamente descargado. Si tiene alguna carga almacenada, puede cortocircuitar sus terminales con un material conductor (lo más adecuado es cortocircuitarlo a través de una resistencia de 1 kΩ). Manteniendo la fuente DC apagada, monte el circuito que se muestra en la Figura 6.1 con un condensador y una resistencia sugerida por su profesor. Tenga a la mano el cronómetro listo para iniciar el registro de tiempos para el proceso de carga. El registro de tiempo se inicia al colocar el interruptor en la posición a. Es decir, con la energización del capacitor. A medida que el capacitor comienza a cargarse, registre el tiempo de carga por cada valor de voltaje almacenado. Registre 10 valores de tiempo y los intervalos de voltaje de carga serán sugeridos por su profesor. Realice una tabla de datos donde se muestren estos valores. No apague la fuente para iniciar la segunda parte de esta práctica. Si se le presenta alguna dificultad al inicio del registro de los tiempos, para comenzar nuevamente, el capacitor deberá estar descargado.

Segunda parte: Proceso de carga descarga Aquí nuevamente hará 10 registros de tiempo para la descarga del capacitor. Para este caso en el capacitor tendrá la carga máxima. Su profesor le indicará en que intervalos de voltajes tomará los tiempos de descarga. Registre sus datos de manera organizada en una tabla. Para conseguir lo anterior debe iniciar sus registros colocando el interruptor en la posición c. Tenga pendiente de registrar el voltaje máximo del capacitor en el momento de colocar el interruptor en la posición c.

 = 0


PBX: (5) 319 7010 Ext.: 1106-1105



Si se le presenta alguna dificultad en el proceso de descarga, deberá iniciar la parte a del experimento.

Tercera parte: Carga y descarga para otra combinación de valores de R y C Esta parte se realizará dependiendo del criterio de cada profesor

PREGUNTAS 1. Debe tener muchas precauciones al manipular este circuito después de haber cargado el condensador. ¿Por qué? 2. Teniendo en cuenta las dimensiones de y encuentre las dimensiones de la constante de tiempo . 3. Encuentre el tiempo de vida media del capacitor e interprete su resultado. 4. Realice un gráfico en papel milimetrado de  versus para el proceso de carga

 = 

  



y de descarga y a partir de él, encuentre el tiempo de vida media

5. 6. 7. 8. 9.

(/2). Compare

el valor obtenido con el obtenido en la parte 1. Compare los diferentes valores obtenidos (teórica y experimentalmente, a partir de las gráficas) para la constante de tiempo del circuito. Obtenga las expresiones para el voltaje de carga, la carga y la corriente tanto para el proceso de carga y de descarga del circuito de la Figura 6.1. Demuestre que el producto RC tiene dimensiones de tiempo. Calcule el tiempo que tarda el condensador en adquirir el 99.9% de su carga final, expresando el resultado en función de la constante de tiempo . Para el proceso de carga realice el gráfico en papel semilogaritmico de



  versus . Interprete el gráfico y encuentre el tiempo de relajación 1 −  del circuito. Compare el valor obtenido con el teórico. 10. Para el proceso de descarga, realice el gráfico en papel semilogaritmico de  versus . Interprete el gráfico y encuentre a partir de él el voltaje de la fuente y la constante de tiempo del circuito. 11. Qué puede concluir de este experimento.






PBX: (5) 319 7010 Ext.: 1106-1105



REFERENCIAS [1] P. B Zbar, A. P. Malvino, Young, M. A. Miller, Prácticas de Electrónica, séptima edición, Alfaomega, México, 2001. [2] M. Alonso, E. J. Finn, Física: Campos y Ondas, Edición revisada y aumentada, Addison-Wesley-Longman, México, 1998. [3] Ch. K. Alexander, M. N. O. Sadiku, Fundamentos de Circuitos Eléctricos, tercera edición, McGraw-Hill, México, 2006. [4] T. L. Floyd, Principios de Circuitos Eléctricos, Octava edición, Pearson Educación, México, 2007. [5] Líneas equipotenciales y campo eléctrico, https://www.youtube.com/watch?v=daA89ECzx58


PBX: (5) 319 7010 Ext.: 1106-1105


Guía No 5. Caida Exponencial

Recommend Documents