Circuito RC - Nota: 8,5 PDF

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CIRCUITO RC Se llama 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 (UNAM, 2009). En un proceso de carga, cuando cerramos el inte...

Description

CIRCUITO RC Se llama 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 (UNAM, 2009). En un proceso de carga, cuando cerramos el interruptor S, el condensador no se carga instantáneamente, su carga evoluciona con el tiempo en forma exponencial: Q = Ce(1 - e ) -t/RC

y la corriente en forma

. Es decir, inicialmente toma el valor I = e/R, y después decrece exponencialmente con el tiempo. Al producto RC se le llama constante de tiempo del circuito t y equivale al tiempo que el condensador tardaría en cargarse de continuar en todo momento la intensidad inicial I . También equivale al tiempo necesario para que el condensador se cargue con una carga equivalente al 0,63 (1-1/e) de la carga final, o lo que es lo mismo que la intensidad decrezca hasta 0,37I . o

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Figura 1. Representación de la constante de tiempo de un circuito. El circuito RC es de los circuitos básicos para el estudio de las propiedades de la corriente que fluye a través de la resistencia y el capacitor, ya que con estos pocos elementos podemos estudiarlos de manera adecuada y así visualizar en estos dos cómo se comporta el voltaje y corriente que fluyen a través de estos. Con la idea de realizar el simulador se tendrá una visión más clara acerca de este circuito ya que se podrá emular con valores y así obtener su comportamiento para su posterior estudio. Circuito RC en serie En un circuito RC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistor y por el capacitor es la misma y el voltaje VS es igual a la suma faso rial del voltaje en el resistor (Vr) y el voltaje en el capacitor (Vc).

Figura 2. Circuito RC en serie. fuente (Clavijo, 2009) Vs = Vr + Vc (suma fasorial). Esto significa que cuando la corriente está en su punto más alto (corriente pico), será así, tanto en el resistor como en el capacitor. Pero algo diferente pasa con los voltajes. En el resistor, el voltaje y la corriente están en fase (sus valores máximos y mínimos coinciden en el tiempo). Pero el voltaje en el capacitor no es así. Como el capacitor se opone a cambios bruscos de voltaje, el voltaje en el capacitor está retrasado con respecto a la corriente que pasa por él. (El valor máximo de voltaje en el capacitor sucede después del valor máximo de corriente en 90° ). Estos 90º equivalen a ¼ de la longitud de onda dada por la frecuencia de la corriente que está pasando por el circuito. El voltaje total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor y el voltaje en el capacitor. (Clavijo, 2009). Al conectar un condensador a una fuente de voltaje continuo, la razón a la cual se carga decrece con el tiempo. Al comienzo, el condensador se carga fácilmente, debido a que hay poca carga acumulada en sus placas. Sin embargo, a medida que esta se acumula, se debe realizar un mayor trabajo para mover cargas adicionales, por la fuerza repulsiva generada por las cargas del mismo signo. De esta manera, la ecuación de carga tiene forma exponencial (tasa de carga va declinando con el tiempo). CONDENSADORES Se denomina condensador o capacitor al dispositivo formado por dos placas conductoras cuyas cargas son iguales pero de signo opuesto. Básicamente es un dispositivo que almacena energía en forma de campo eléctrico. Un capacitor está constituido por dos placas conductoras separadas por una distancia pequeña (respecto de las longitudes características de las placas). Generalmente, entre ellas se encuentra un medio dieléctrico. Si se conecta el capacitor a una fuente, las cargas se distribuyen en las superficies, llegando a un equilibrio. La diferencia de potencial V que existe entre las dos placas conductoras es proporcional a la carga Q que hay en cada plac...