Informe Laboratorio PDF

Preview

Summary

Informe Laboratorio Circuitos R-C OBJETIVOS  Determinar la constante de un circuito R-C tanto para la carga como para la descarga de un capacitor, utilizando multímetros para medir corrientes y tensiones en diferentes partes del circuito y en diferentes tiempos.  Determinar las variaciones de carg...

Description

Informe Laboratorio Circuitos R-C OBJETIVOS  Determinar la constante de un circuito R-C tanto para la carga como para la descarga de un capacitor, utilizando multímetros para medir corrientes y tensiones en diferentes partes del circuito y en diferentes tiempos.  Determinar las variaciones de carga eléctrica, tensión y corriente en un circuito R-C y determinar las curvas temporales de las mismas.

En esta experiencia estudiaremos el proceso de carga y descarga de un condensador y determinaremos la constante de tiempo del circuito. El funcionamiento del mismo se muestra en la figura.

Breve marco teórico

CIRCUITOS R-C Un circuito que contiene una combinación de un resistor y un capacitor en serie se conoce como un circuito RC.

Ejemplos de circuitos RC son los dispositivos de flash en una cámara fotográfica. Antes de tomar la foto, la batería del flash carga el capacitor a través de una resistencia. Al tomar la foto, el capacitor se descarga a través de la lámpara del flash, y se repite el proceso de carga.

Mediante las reglas de Kirchhoff, se pueden establecer ecuaciones que relacionan la carga Q y la intensidad de la corriente eléctrica I en función del tiempo, tanto en el proceso de carga como en el proceso de descarga de un condensador a través de una resistencia.

CARGA DEL CAPACITOR Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales distintos, el capacitor no se carga instantáneamente sino que adquiere cierta carga por unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito. La Figura 1 representa un capacitor y una resistencia conectados en serie a dos puntos entre los cuales se mantiene una diferencia de potencial. Si q es la carga del condensador en cierto

instante posterior al cierre del interruptor e i es la intensidad de la corriente en el circuito en el mismo instante, se tiene:

Donde Qf es el valor final hacia el cual tiende asintóticamente la carga del capacitor, I0 es la corriente inicial y e = 2,718 es la base de los logaritmos naturales. El producto RC es, en consecuencia, una medida de la velocidad de carga del capacitor y por ello se llama constante de tiempo. Cuando RC es pequeña, el capacitor se carga rápidamente; cuando es más grande, el proceso de carga toma más tiempo.

DESCARGA DEL CAPACITOR: Supongamos ahora, en la Figura 1, que el capacitor ya ha adquirido una carga Q0 y que además hemos quitado la fuente del circuito y unido los puntos abiertos. Si ahora cerramos el interruptor, tendremos que:

Procedimiento utilizado

CARGA: 1. Armar el circuito con el interruptor abierto. 2. Cerrar el interruptor y, durante el proceso de carga, medir los valores de intensidad de corriente y diferencia de potencial cada 5 segundos, hasta que los instrumentos no registren variación alguna. 3. Tabular los valores medidos. 4. Confeccionar las respectivas gráficas en función del tiempo. DESCARGA: 1. Abrir el interruptor. 2. Desconectar la fuente y unir los puntos abiertos con un puente conductor. 3. Cerrar el interruptor y, durante el proceso de descarga, medir los valores de intensidad de corriente y diferencia de potencial cada 5 segundos, hasta que los instrumentos no registren variación alguna. 4. Tabular los valores medidos. 5. Confeccionar las respectivas gráficas en función del tiempo.

CARGA I(t)

EXPERIENCIA 1. CARGA DE UN CONDENSADOR

900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

60 70 80 90 CARGA t (seg) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180

1. Armamos el circuito, estando totalmente descargado, I (A) colocamos la llave en la posición A y encendimos simultáneamente el cronómetro. A partir de eso, tomamos lectura de I y de V cada diez segundos, con lo que obtuvimos los siguientes resultados:

315 263 231 198 Vc 2,3 3,6 4,9 6 6,9 7,8 8,4 9 9,46 9,85 10,2 10,47 10,7 10,94 11,1 11,26 11,4 11,5 11,6

CARGA Vc(t) 14 12 10 Vc

8 6 4 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

2. Representamos gráficamente los valores de Ln I (t).

Ln I (t) 8 7 6 5

Ln I

4 3 2 1 0 1

2

3

4

5

6 7

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

RC= (36 1) segundos.

EXPERIENCIA 2. DESCARGA DE UN CONDENSADOR 3. Una vez cargado completamente el capacitor, colocamos la llave en posición B y encendimos simultáneamente el cronómetro, tomando valores de I y de V cada 10 segundos, con lo que obtuvimos los siguientes resultados: DESCARGA t (seg) 20 30 40 50 60 70 80 90

I (A) -1000 -616 -322 -161 -92 -54 -36 -31

DESCARGA I (t) 0 1

2

3

4

5

6

7

8

-200 -400 -600 -800 -1000 -1200

I (A)

DESCARGA Vc(t) 14 12 10 vc

8

Constante del circuito R-C (descarga)= 0.23

6 4

RC= (18 1) segundos

2 0 1

90

2

1,62

3

4

5

6

7

8

9

10

Integrantes:...