P.DescargadelcapacitordeunCircuitoRC

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Universidad Nacional Autónoma de México
 “Facultad de Química”
Laboratorio de Física
Práctica.“Circuito RC (Descarga del Capacitor) ”
Grupo: 20
Profesor: José Luis Amaral Maciel
Integrantes del equipo :
· Rodriguez Rodriguez Dalia Berenice
· Miranda Quintero Aldo
· Josue Gonzalez Alvarado
Fecha de entrega: 14/Mayo/2017
OBJETIVO.
· Con los datos obtenidos de diferencia de potencial y tiempos de descarga del capacitor en el circuito RC, hacer las gráficas de diferencia de potencial en función del tiempo.
· Obtener la constante de tiempo τ a partir de las gráficas de V vs t.
· A partir de una ecuación exponencial, obtener una ecuación lineal y ajustarla por el MCM. Obtener a partir de la pendiente la constante de tiempo del circuito RC (Τ)
· Analizar el principio de conservación de la energía en el circuito RC.
INTRODUCCIÓN
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.
El proceso inicia cuando el interruptor se conmuta a la posición “a” en el tiempo t=0 [s] y se considera que el capacitor se encuentra descargado. Aplicando Aplicando ley de kirchhoff kirchhoff a la malla
En el capacitor aplican las siguientes ecuaciones:
V(t) = Vo (1- e -t/RC)
q(t) = CVo (1- e -t/RC)
I (t)= Vo/R e-t/RC
En el tiempo t=0 el capacitor se comporta como un corto circuito ya fluye la máxima corriente. En el tiempo t = 4 o mayor el capacitor se comporta como circuito abierto ya que en sus extremos tiene un voltaje, prácticamente, igual al de la fuente y ya no circula corriente.
MATERIAL.
· Multímetro digital.
· Proto board.
· Fuente de C.C
· 4 Cables, 4 Caimanes.
· Cronometro.
· Resistor (220 x 10-6 F)
· Capacitor (511,000 Ω)
DESARROLLO.
Descarga del capacitor en el circuito RC.
Teniendo cargado el capacitor anotar a qué valor máximo de voltaje llegó para que con este valor comience el proceso de descarga.
Tener lista una tabla semejante a la de la carga del capacitor, pero con una columna más donde pondremos el ln V, el cual servirá para realizar el ajuste de nuestra gráfica de ln V vs t, la cual es una línea recta.
Una vez que se tiene cargado el capacitor se desconecta la fuente de alimentación del circuito. Antes de conectar el resistor al punto “B” tenemos que tener nuestro valor de diferencia de potencial en el capacitor (V) en el último valor que obtuvimos en la carga. Ya teniendo este valor conectar el resistor al punto B y empezar el conteo de igual manera que para la carga o sea cada 10 segundos.
El proceso terminará cuando el voltímetro conectado en paralelo con el capacitor marque 3 valores iguales, los cuales deberán ser de casi cero volt.
RESULTADOS.
	t (s)
	V (v)
	ln V
	t (s)
	V (v)
	ln V
	t (s)
	V (v)
	ln V
	0
	14.26
	2,66
	210
	2.16
	0,77
	420
	0.31
	-1,17
	10
	12.92
	2,56
	220
	1.991
	0,64
	430
	0.30
	-1,20
	20
	11.80
	2,47
	230
	1.82
	0,60
	440
	0.28
	-1,27
	30
	10.79
	2,38
	240
	1.66
	0,51
	450
	0.26
	-1,35
	40
	9.86
	2,29
	250
	1.52
	0,42
	460
	0.24
	-1,43
	50
	9.10
	2,21
	260
	1.38
	0,32
	470
	0.22
	-1,51
	60
	8.20
	2,10
	270
	1.27
	0,24
	480
	0.20
	-1,61
	70
	7.52
	2,02
	280
	1.17
	0,16
	490
	0.19
	-1,66
	80
	6.88
	1,93
	290
	1.07
	0,07
	500
	0.17
	-1,77
	90
	6.27
	1,84
	300
	0.98
	-0,02
	510
	0.16
	-1,83
	100
	5.74
	1,75
	310
	0.90
	-0,11
	520
	0.15
	-1,89
	110
	5.25
	1,66
	320
	0.83
	-0,17
	530
	0.14
	-1,97
	120
	4.80
	1,57
	330
	0.76
	-0,27
	540
	0.13
	-2,04
	130
	4.39
	1,48
	340
	0.69
	-0,37
	550
	0.12
	-2,12
	140
	4.10
	1,41
	350
	0.63
	-0,46
	560
	0.11
	-2,21
	150
	3.68
	1,30
	360
	0.58
	-0,54
	570
	0.10
	-2,30
	160
	3.33
	1,20
	370
	0.53
	-0,63
	580
	0.09
	-2,41
	170
	3.08
	1,12
	380
	0.49
	-0,71
	590
	0.08
	-2,53
	180
	2.81
	1,03
	390
	0.45
	-0,80
	600
	0.07
	-2,66
	190
	2.57
	0,94
	400
	0.42
	-0,87
	610
	0.06
	-2,81
	200
	2.36
	0,86
	410
	0.38
	-0,97
	620
	0.05
	-2,99
Caja 1. Datos.
	Capacitor
	220 μF
	Resistor
	500,011 Ω
Vo -----------> 100 % Vo= 14.26 V
xV ------------> 37% xV= 5.2762 V 
-Valor de la descarga teórico
 Extrapolando 5.28 V de la gráfica anterior le corresponde una tao de 112.80 s, 
-MCM
 y = m x + b
m = ------> RC= -----> RC= 
RC = 113. 64 s
	Método
	Tao (s)
	Teórico
	112.80
	Carga
	110.20
	Descarga
	110.40
	MCM
	113.64
CONCLUSIONES.
A partir de los datos, observaciones y los análisis de los fenómenos físicos hechos en el laboratorio se puede concluir que siempre y cuando exista una resistencia y un capacitor en serie en un circuito este se comportara como circuito RC. Ahora si el capacitor está siendo cargado su voltaje aumenta y la diferencia de potencial del resistor disminuye al igual que la corriente, obviamente la carga aumenta de forma exponencial y tiende asintóticamente hacia un valor final Q de carga, contrario sucede con la corriente ya que este tiende asintóticamente hacia cero. Al descargar el capacitor lo que aumenta es la corriente y disminuye la carga, su comportamiento es el mismo para cuando se carga el capacitor, su crecimiento (corriente) y decrecimiento (carga) se hace exponencialmente. Todo esto ocurre durante un instante de tiempo igual a RC.
CUESTIONARIO.
1.- Compara los diferentes valores obtenidos (teórica y experimentalmente a partir de las gráficas) para la constante de tiempo del circuito RC. Indica cual es el más exacto y porque.
El MCM experimental es el más exacto, ya que arroja el tiempo que realmente nos tardamos en realizar la descarga del capacitor, el teórico no es tan exacto ya que es una suposición muy cercana a la realidad del tiempo que nos tardamos en realizar la descarga del capacitor.
 
2.- Demuestra que el producto RC tiene dimensiones de tiempo y que 1Ω * 1F= 1s
	Magnitud física
	Unidad SI
	Símbolo
	Definición
	Resistencia eléctrica
	 Ohm
	Ω
	Kgm2/s3A2
	
Capacidad eléctrica
	 Farad
	F
	A2s4/ Kgm2
Análisis dimensional del producto RC
1Ω *1 F= 1s
 
BIBLIOGRAFÍA.
· Dario Castro Castro y Antalcides Olivero Burgos, Física Electricidad para estudiantes de ingeniería, notas de clase,Ed Uninorte.
· Serway, Raymond, Electricidad y magnetismo, 6ta edición, International Thomson editores. S.A, México D.F, México, 2005