Universidad Nacional del Altiplano FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE AGRICOLA
INFORME DE LABORATORIO DE FISICA III TEMA: CIRCUITO - RC
PRESENTADO POR: EVA VILCA MULLISACA DOCENTE: Prof. ANTONY SUAÑA VILCA
CICLO: GRUPO:
III 318
PUNO - PERU 2016
PRACTICA DE LABORATORIO N° 4
I.
OBJETIVOS:
II.
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 delas lecturas teóricasexperimentales realizadas.
FUNDAMNETO TEORICO: El condensador es un dispositivo electrónico de gran utilidad en circuitos eléctricos. Una de sus características más importantes es que permite acumular carga y energía eléctrica. Los circuitos RC son circuitos que están compuestos por una resistencia y un condensador. Se caracteriza por que la corriente puede variar con el tiempo. Cuando el tiempo es igual a cero, el condensador esta descargado, en el momento que empieza a correr el tiempo, el condensador empieza a cargarse ya que hay una corriente en el circuito. Debido al espacio entre las placas del condensador, en el circuito no circula corriente, es por eso que se utiliza una resistencia.
Cuando el condensador se carga completamente, la corriente en el circuito es igual a cero. Por la segunda regla de Kirchoff dice: Donde es la diferencia de potencial en el condensador. En un tiempo igual a cero, la corriente será: I=V/R cuando el condensador no se ha cargado. Cuando el condensador se ha cargado completamente, la corriente es cero y la carga será igual a: Q=CV Q = Carga de un condensador
⁄
⁄
Ya se conoce que las variables dependiendo del tiempo serán I y q. Y la corriente I se sustituye por dq/dt (variación de carga dependiendo de la variación del tiempo):
( )
Derivando q(t) con respecto al tiempo obtenemos:
D E S C A R G A DE UN CONDENSADOR Debido a que la diferencia de potencial en el condensador es IR=q/C , la razón de cambio de carga en el condensador determinara la corriente en el circuito, por lo tanto, la ecuación que de la relación entre el cambio de la cantidad de carga dependiendo del cambio en el tiempo y la corriente en el circuito, estará dada reemplazando I=dq/dt en la ecuación de diferencia de potencial en el condensador:
Donde Q es la carga máxima La corriente en una función del tiempo entonces, resultara al derivar esta ecuación respecto al tiempo:
Se puede concluir entonces, que la corriente y la carga decaen de forma exponencial.
CONSTANTE DE TIEMPO
El producto RC es, pues una medida de que tan rápido se carga el capacitor. RC se llama constante de tiempo o tiempo de relajación del circuito y se representa con , el cual es: (Constante de tiempo para un circuito RC).
III.
MATERIALES:
IV.
Interfax Science Workshop. Sensor De Voltaje. Un Condensador. Resistencia. Amplificador De Potencia. Cables De Conexión. Cables De Conexión. Un Interruptor De Doble Cambio. Multímetro Digital.
PROCEDIMIENTO:
Antes de conectar el sistema pedir autorización al docente. Distribuya las tareas en la comisión, lectura, registro y control de tiempo. Antes de iniciar cada proceso el condensador deberá estar completamente descargado.
1. Conecte el sensor de voltaje y el sensor de corriente a los canales analógicos de la interfaz.
ESQUEMA DEL CIRCUITO RC Considere el siguiente circuito RC , para carga y descarga instantánea: 1. 2. 3. 4.
Amplificador de potencia. Condensador Resistor de la caja de resistencias Sensor de voltaje
2. Anote los datos de resistencia y fuente condensador en el cuadro 01 siguiente:
Cuadro N° 01: Datos considerados en el circuito RC carga- descarga. Parámetro Resistencia Fuente Condensador Ensayo No
Evento 1
Evento 2
Evento 3
1500 5v 47
3000 5v 47
6000 5v 47
(DATA STUDIO
3. Al ejecutar el cambio para carga y descarga con el switch en el circuito previo obtendrá un gráfico similar a: (caso contrario, verifique su instalación).
4. Observe ls graficas de cargado del condensador, cuando la grafica ya no es ascendente, realizamos el cambio, al proceso de descarag. Repita este proceso para diferentes resistencias y guarde sus archivos para fines de elaborar su informe.
V.
CUESTIONARIO: 1. De modo gráfico y con ayuda del programa Data Studio determine experimentalmente el tiempo de carga y descarga del condensador. (Para cada evento).
ensayos
Tiempo
Tiempo
Carga (s)
Descarga (s)
Evento 1(R=1500Ω)
3.20
8.60
Evento 2(R=300Ω)
2.40
6.60
Evento 3(R=6000Ω)
2.60
8.60
2. De modo gráfico y con ayuda del programa Data Studio determine experimentalmente el voltaje máximo del condensador en el proceso de carga. (Para cada evento).
ensayos
Voltaje máximo Carga (s)
Evento 1(R=200Ω)
4,9910
Evento 2(R=411Ω)
4,9040
Evento 3(R=1523Ω)
4,9870
Evento 4(R=4865Ω)
4,8230
3. ¿Cuál es la máxima carga para el condensador en este experimento? Resuelva con ecuación valor máximo del gráfico. (Para todos los eventos).
( ) ( ) ENSAYOS CONDENSADOR (f)
FUENTE(v)
RESISTENCIA (ῼ)
TIEMPO CARGA(s)
Ensayos
Evento 1
47*10-6
5
1500
3.20
Evento 2
47*10-6
5
300
3.40
Evento 3
47*10-6
5
6000
2.60
4. ¿Cuál es la corriente que corresponde a la constante de tiempo según datos de R y C mediante la ecuación de Corriente I(t)? COND.(f) Fuente(V) Tiempo Tiempo Corriente Corriente Resist.(ῼ) Carga(s) Descarga Carga descarga (s)
Ensayo 1
47*10-6
5
1500
3.20
8.60
-6,1037E4
Evento 2
47*10-6
5
300
2.40
6.60
-6,1037E4
Evento 3
47*10-6
5
6000
2.60
8.60
-6,1037E4
5. Determine la ecuación teórica del voltaje en función del tiempo para la carga y descarga del condensador V(t)=?
( ) Reemplando las ecuaciones se tiene: ( ) ( )
Ecuación para la Descarga
Si
( )
( ) ( )
6. Considerando la ecuación formulada en la pregunta anterior, determine el voltaje del condensador (para un tiempo medio de cargado experimental) en cada evento de forma teórica. (Asuma como dato solo la resistencia y condensador del cuadro N° 01).
7. En las gráficas obtenidas, lectura el voltaje de cargado para el mismo tiempo medio considerado en la anterior pregunta, con la herramienta inteligente Data Studio y anote sus resultados en el cuadro N° 02:
Cuadro N° 02: Datos a evaluar con Data Studio de los archivos realizados Evento Voltaje para t/2 (mitad de tiempo cargado) 01 02 03 8. Con las respuestas de las preguntas 7 y 8 determine el error relativo porcentual cometido. 9. Basado en las observaciones experimentales realizadas, explique como un capacitor conduce corriente cuando se lo conecta a una fuente alterna ( AC ).
VI.
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.
VII.
BIBLIOGRAFIA:
Guía de Laboratorio de Física C. ICF - ESPOL. Revisión IV SERWAY, Raymond. Física, Edic. 5, Pearson Educación, México, 2001. SERWAY, Raymond A, Física, vol II. Edit. McGraw-Hill, tercera edición revisada, 1993 http://www.monografias.com/trabajos12/circu/circu.shtm http://www.unicrom.com/Tut_circuitoRC.asp
