Ao de la Inversin para el Desarrollo Rural y la Seguridad AlimentariaMADRE DE DIOS CAPITAL DE LA BIODIVERSIDAD DEL PER

Desafiando el tiempo y construyendo el futuro

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA DE SISTEMAS E INFORMTICA

CURSO : FISICA II

TRABAJO : CICRUITO RC

DOCENTE : MARITZA QUISPITUPA YUPA

ESTUDIANTE:

CRUZ ALMANZA DAVID CRISTIAN

SEMESTRE: 2013 I

PUERTO MALDONADO - PER

2013

CIRCUITO RC

1. OBJETIVOS

Calcular la constante de tiempo experimental de un circuito resistencia-condensador.

Examinar el constante tiempo de tiempo con el valor esperado de los valores de los componentes de resistencia y capacitancia.

2. FUNDAMENTO TEORICO

2.1 Capacitor

Un capacitor o condensador es un dispositivo formado por dos conductores armaduras, generalmente en forma de placas o lminas, separados por un material dielctrico, que sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga elctrica. A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad, y en el Sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F), siendo un faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio, estas adquieren una carga elctrica de 1 culombio y est dada por .

2.2 Constante de tiempo

La constante de tiempo es el tiempo necesario para que un capacitor se cargue a un 63.2 %de la carga total (mximo voltaje). Despus de que una fuente de corriente directa se haya conectado a un circuito RC Como se ve, el condensador no alcanza su mxima carga (y voltaje), en una constante de tiempo.

Si transcurre una nueva constante de tiempo el condensador se habr cargado ahora a un86.5 % de la carga total.

Esta situacin es similar cuando el capacitor se descarga:

Cuando la fuente de voltaje en CD se retira de un circuito RC y ha transcurrido una constante de tiempo el voltaje en el capacitor ha pasado de un 100% hasta un 36.8 % (se ha perdido un 63.2% de su valor original). Igual sucede con el inductor y la corriente que pasa por l. La siguiente tabla muestra los valores (en porcentaje) de estos dos casos.

# de constantes de tiempo

% de carga o crecimiento

% de descarga o decrecimiento

1

63.2

36.8

2

86.5

13.5

3

95.0

5.0

4

98.2

1.8

5

99.3

0.7

La constante de tiempo est dada por:

3. MATERIALES

Windows PC

LabPro o interfase Universal Lab

Logger Pro

Dos sensores de voltaje

Cables de conexin

4. PROCEDIMIENTO

a) Conecte los sensores de voltaje (voltaje Probe) al canal 1 y canal 2 del Lab Pro o del interfase universal de laboratorio sobre el condensador, con el terminal rojo en el lado en el que el condensador est conectado con la resistencia. Conecte el terminal negro con el otro condensador.

b) Haga click en collect para empezar a tomar la toma de datos tan pronto el grafico aparezca cambie el interruptor a la posicin I y II o sea carga y descarga del condensador. Sus datos deben mostrar inicialmente un valor constante que crece y decrece.

c) Para comparar los datos con el modelo solamente selecciones los datos arrastrando el ratn por el grafico despus que el potencial empieza a crecer y decrecer

5. PREGUNTAS PREELIMINARES

5.1 Si se le pidiera disear un capacitor para una situacin en el cual se requiere de tamao pequeo y grande capacitancia. qu factores serian importantes para su diseo?

En el dielctrico que vayas a usar ya que este determinara la capacitancia mxima o mnima que requiera el cliente

5.2 Un par de capacitores se conectan en paralelo mientras un par idntico se conectan en serie. Qu sera ms peligroso de manejar despus de haber conectado la misma fuente de voltaje?

Luego de ser cargados a la misma tensin la combinacin ms peligrosa seria en paralelo, porque tendrs la misma tensin entre las puntas pero el doble de carga, lo que implica el doble de corriente de descarga.

Una combinacin que dara el doble de tensin que la de la fuente, seria cargar cada capacitor por separado y luego ponerlos en serie.

5.3 Puesto que la carga neta de un capacitor siempre es cero. Qu almacena un capacitor?

Un condensador almacena cargas estticas y su carga se mide en miliamperios por segundo. Para la corriente continua su resistencia elctrica es muy alta, prcticamente infinita y para la corriente alterna una reactancia capacitiva que vara en funcin de la frecuencia XL= 1/2.pi.f.CAdems un condensador puede utilizarse como filtro de riple en una fuente de tensin, en radiosintonizacin, en compensacin de corriente reactiva en un circuito donde haya que equiparar la presencia de bobinas (como balastos de equipos fluorescentes), en circuitos de bobinados de arranque de motores elctricos para compensar el transitorio de arranque

5.4 Si un capacitor lleno de dielctrico se calienta. Cmo cambiara su capacitancia?

6. TOMA DE DATOS

7. ANALISIS DE DATOS

7.1 Grafique los datos vc=f (t) para los casos de carga y descarga del condensador Qu tipo de curva la sugiere el grafico?

Cuando se grafica los datos de carga y descarga, el grafico nos sugiere una curva tipo exponencial

7.2 Efectuar el anlisis de los grficos correspondientes , o sea encontrar los parmetros

El anlisis de los datos experimentales se Hace del software logger para los parmetros son determinados con la ayuda del software ajustando a una curva tipo exponencial de la forma V(t)=Ae-Ct+B, para carga y descarga del condensador tenemos los parmetros en la tabla:

Parmetros

A

C

B

Carga

-34630 + 3118

1.903 + 0.01801

2.867 + 0.06662

descarga

2.647 + 0.02681

3.933 + 0.08467

-0.01476 + 0.01050

7.3 Qu significado fsico tienen dichos parmetros obtenidos?

La interpretacin fsica de los parmetros hacemos comparando las ecuaciones de voltaje de carga y descarga reducidas en la parte terica con las ecuaciones experimentales:

Carga:

Descarga

Comparando estas ecuaciones de carga y descarga que son ecuaciones experimentales con las ecuaciones teoricas modeladas y resueltas con el marco teorico:

Carga: v0=-34630, =1.903

Descarga: v0=2.647, =3.933

El parmetro C fsicamente significa la inversa de la constante de tiempo = constante de tiempo, es el tiempo durante el cual la carga disminuye hasta de su valor original, su unidad de medida es en segundos, en el proceso de carga el parmetro B exactamente significa el voltaje de la fuente de alimentacin para el circuito eletronico.

7.4 compare el resultado experimental del valor RC con el valor obtenido por los datos de los componentes de la resistencia R y el condensador C con que valor Ud. debera trabajar?

Para casos de diseos de circuitos electrnicos se tiene que tomar en cuenta el resultado del valor experimental, para este experimento tenemos que considerar el valor de RC experimental, debido a que el valor teorico se toma segn la placa del protoboar que puede tener muchos errores desde la fabricacin de los equipos electrnicos tal como se muestra en el siguiente cuadro:

Constante de tiempo valor experimental

Constante de tiempo de valor teorico

Ensayo

r=RC(s)

r=RC(s)

carga

0.528

R1C=(47x103)(10x10-6)=0.47

descarga

0.248

R2C=(22x103)(10x10-6)=0.22

7.5 calcular el error porcentual RC, tomando como dato terico el valor que se encuentra en la placa pro tobar.

Hacemos la comparacin de los parmetros fsicos experimental terico de carga y descarga del condensador, si:

Entonces reemplazando resultado del procedimiento anterior se tiene:

Carga:

Descarga:

Los errores son 12.3% y 12.7% de carga y descarga del condensador respectivamente.

7.6 Cul sera el efecto al reducir el valor de la resistencia en la forma de la descarga del condensador?

Cuando se reduce la resistencia de descarga del voltaje almacenado en el condensador tiende a descargarse en unos milisegundos ms, trae dificultades para observar y analizar la descarga del condensador.

8. CONCLUSIONES

Se logr observar una carga y descarga del condensador, se determino tericamente y experimentalmente la constante de tiempo t con un error de 12.3% y 12.7% para carga y descarga respectivamente.

Los errores porcentuales de carga y descarga son considerados, es posible disminuir dichos porcentajes tomando exactamente los valores de las resistencias de carga y descarga con un ohmmetro, en el experimento se tom cmo valor terico los valores que muestra la placa pro tobar. Adems en el experimento no se est considerando las posibles resistencias que ofrecen los cables conductores, errores instrumentales.

En esta experiencia notamos que en este circuito R-C la carga Q del capacitor est dada por, donde C va a cambiar con el tiempo, cuando se cierra el circuito el voltaje en el capacitor es cero y en la resistencia este va a tener su valor mximo, a medida que este se va cargando la corriente que pasa por l va disminuyendo y el voltaje en este va aumentando al igual que su capacitancia, mientras que en la resistencia va disminuyendo dicho voltaje, al tiempo que le toma al capacitor cargarse o descargarse se conoce como constante de tiempo(t) la cual est dada por el producto de RC. Cuando el capacitor se carga completamente no hay paso de corriente por este y en la resistencia el voltaje es cero, pero cuando se retira la FEM , el voltaje en el capacitor va a disminuir hasta llegar a cero debido a que la energa almacenada en l es disipada por la resistencia conectada en serie a este, como vemos una vez ms la ley de Kirchhoff se sigue cumpliendo para estos circuitos, lo nico que hay que tener en cuenta es que si en el circuito hay un capacitor cargado por la rama donde este se encuentra no circula la corriente.

Potential00.10.20.30.40.50.60.70.80.911.10000000000000011.21.31.41.51.61.71.81.922.12.20000000000000022.29999999999999982.42.52.62.72.82.933.13.23.33.43.53.63.73.83.944.09999999999999964.24.34.40000000000000044.54.59999999999999964.74.84.900000000000000455.09999999999999965.25.35.45.55.65.75.85.966.16.26.36.46.56.66.76.86.977.17.27.37.47.57.67.77.87.988.18.19999999999999938.30000000000000078.48.58.68.69999999999999938.80000000000000078.999.19.19999999999999939.30000000000000079.49.59.69.69999999999999939.80000000000000079.91010.110.19999999999999910.310.410.510.610.710.810.91111.111.211.311.411.511.611.711.811.91212.112.212.312.412.512.612.712.812.91313.113.213.313.413.513.613.713.813.91414.114.214.314.414.514.614.714.814.91515.115.215.315.415.515.615.715.815.91616.10000000000000116.216.316.39999999999999916.516.60000000000000116.716.816.8999999999999991717.10000000000000117.217.317.39999999999999917.517.60000000000000117.717.817.899999999999999182.65109890110000011.72924297923999991.198107448110.819597069596999960.557081807081999950.328144078143999980.196886446885999990.157203907203999990.157203907203999990.1022588522593.8156288156299997E-2-4.5787545787500002E-3-2.89987789988E-21.06837606838E-21.06837606838E-2-1.37362637363E-2-1.98412698413E-2-1.98412698413E-2-1.37362637363E-2-1.6788766788800001E-2-1.6788766788800001E-2-1.37362637363E-2-7.6312576312599998E-3-7.6312576312599998E-3-7.6312576312599998E-3-4.5787545787500002E-3-1.37362637363E-2-1.6788766788800001E-2-7.6312576312599998E-3-7.6312576312599998E-3-1.06837606838E-2-1.37362637363E-2-1.06837606838E-2-1.6788766788800001E-21.6788766788800001E-2-7.6312576312599998E-3-7.6312576312599998E-3-1.98412698413E-2-4.12087912088E-23.5103785103800002E-22.5946275946300001E-23.2051282051299999E-2-4.4261294261300002E-2-3.2051282051299999E-21.06837606838E-23.2051282051299999E-24.7313797313799998E-22.2893772893799999E-2-7.6312576312599998E-3-7.6312576312599998E-30.294566544566999990.773809523810000011.14316239315999991.44536019535999991.67429792431.878815628822.04670329670000012.19017094016999982.30311355311000022.403846153852.48015873015999992.544261294262.596153846152.65415140414999982.69383394383000012.72435897435999992.745726495732.76404151404000012.788461538462.81288156287999992.82509157509000012.83424908425000012.840354090352.84645909645999982.85561660561999992.86477411476999992.89224664224999992.88003663004000022.867826617832.849511599512.89835164834999982.919719169722.90750915750999982.87087912088000022.84340659341000012.87393162392999992.928876678882.84340659341000012.840354090352.858669108672.93498168497999992.910561660562.919719169722.88003663004000022.88003663004000022.90445665446000012.91666666666999992.92277167277000022.88919413918999982.88614163614000012.91361416361000012.928876678882.02533577533999991.34768009768000010.920329670330000020.621184371184000050.4105616605620.285409035408999980.199938949938999990.1388888888899.0048840048799997E-25.95238095238E-25.3418803418800002E-23.2051282051299999E-21.98412698413E-21.37362637363E-21.06837606838E-24.5787545787500002E-34.5787545787500002E-3-1.5262515262499999E-3-4.5787545787500002E-31.5262515262499999E-3-1.06837606838E-2-4.5787545787500002E-34.5787545787500002E-3-1.06837606838E-2-7.6312576312599998E-3-1.5262515262499999E-3-1.37362637363E-2-1.6788766788800001E-2-1.5262515262499999E-3-1.06837606838E-2-1.6788766788800001E-2-1.5262515262499999E-31.5262515262499999E-3-1.6788766788800001E-2-4.5787545787500002E-3-7.6312576312599998E-3-1.5262515262499999E-3-4.5787545787500002E-3-7.6312576312599998E-31.6788766788800001E-21.06837606838E-2-1.98412698413E-2-4.5787545787500002E-3-1.5262515262499999E-31.5262515262499999E-32.89987789988E-2-2.89987789988E-27.6312576312599998E-30.373931623932000020.786019536019999961.20421245420999991.43925518926000011.695665445671.93376068376000012.037545787552.22069597072.34279609282.37332112331999982.516788766792.55036630036999992.577838827842.71214896215000012.67857142857000022.770146520152.78235653236000012.74267399266999992.83730158729999982.797619047622.85561660561999992.89224664224999992.82203907203999992.938034188032.87698412698000012.858669108672.938034188032.86477411476999992.980769230772.919719169722.8861416361400001