Informe de laboratorio de fisica II

1. PRACTICA DE LABORATORIO Nº 7
FÍSICA: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
LABORATORIO DE PLACAS PARALELAS Y CIRCUITO RC
Johana Yadira Acosta, 412001
Martha Liliana Erazo, 512020
Edin Romeiro Cuaran, 412017
PROFESOR: CARLOS PITRE
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE PALMIRA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN
29 de Abril de 2014
INTRODUCCIÓN
En los circuitos que se han analizado hasta este momento se han supuesto que todas las
resistencias son constantes (independientes del tiempo), por lo que los potenciales, las

2. corrientes y las potencias también son independientes del tiempo. Pero en el simple acto
de cargar o descargar un capacitor se encuentra una situación en la que las corrientes, los
voltajes y las potencias sí cambian con el tiempo., por lo que un capacitor requiere una
cierta cantidad de tiempo para cargarse al valor del voltaje aplicado por la fuente. Muchos
dispositivos importantes incorporan circuitos en los que un capacitor se carga y descarga
alternativamente. Éstos incluyen marcapasos cardiacos, semáforos intermitentes, luces de
emergencia de los automóviles y unidades de flash electrónico. Comprender lo que pasa
en esa clase de circuitos tiene gran importancia práctica.
El objetivo de la práctica es la determinación de la relación matemática del voltaje de un
capacitor en función del tiempo además del tiempo de relajación de un circuito RC,
además del análisis del comportamiento del voltaje y la corriente en la carga y descarga e
un capacitor.
MARCO TEÓRICO
Capacitor: es un dispositivo que almacena energía en un campo electrostático. Los
capacitores se usan también para producir campos eléctricos como es el caso del
dispositivo de placas paralelas que desvía los haces de partículas cargadas. Los capacitores
tienen otras funciones importantes en los circuitos electrónicos, especialmente para
voltajes y corrientes variables con el tiempo.
Circuito RC: es un circuito con un resistor y un capacitor en serie, en donde las corrientes,
voltajes y potencias cambien en el tiempo pero para ello hay que cargar o descargar un
capacitor.
La corriente tendrá un valor máximo inicial de Vo/R y la disminuirá hasta llegar a
aproximadamente 0 amperios. Debido a que la corriente que pasa por la resistencia y el
condensador es la misma en un circuito en serie la corriente es la misma por todos los
elementos.
Carga de un capacitor
Un circuito simple como lo muestra la figura 1 sirve para cargar un capacitor. Un circuito
como éste, que tiene un resistor y un capacitor conectados en serie, se llama circuito R-C.
En la figura se muestra que el capacitor esta descargado en cierto momento inicial, t= 0, se
cierra el interruptor, lo que completa el circuito y permite que la corriente alrededor de la
espira comience a cargar el capacitor visualizada en la figura 2. Para todos los efectos
prácticos, la corriente comienza en el mismo instante en todas las partes conductoras del
circuito, y en todo momento la corriente es la misma en todas ellas.

3. Figura1: Capacitor descargado al inicio Figura 2: Carga del capacitor
Constante de tiempo: existen ciertos parámetros que permiten el tiempo de carga y
descarga de un capacitor conectado a una fuente continúa mediante resistencia, a ello se
denomina constante de tiempo, el cual depende de la capacitancia y resistencia total
aplicada
Una vez que el tiempo es igual a RC, la corriente en el circuito RC ha disminuido a 1>e
(alrededor de 0.368) de su valor inicial. En ese momento la carga del capacitor ha
alcanzado el (1 – 1/e=0.632) de su valor final Q.f = CE. Por lo tanto, el producto RC es una
medida de la rapidez con que se carga el capacitor. El término RC recibe el nombre de
constante de tiempo, o tiempo de relajación, del circuito, y se denota por t:
τ= RC (Constante de tiempo para un circuito RC)
Cuando t es pequeña, el capacitor se carga con rapidez; cuando es grande, el proceso de
carga toma más tiempo. Si la resistencia es pequeña, es fácil que fluya la corriente y el
capacitor se carga rápido. Si R está en ohmios (Ω) y C en faradios, t está en segundos.
La máxima corriente fluye cuando el tiempo es inicial(es decir t=0). Esto es debido
que el condensador está descargado, y la corriente que fluye se calcula fácilmente a través
de la ley de Ohm, con:
; Donde U es Voltaje
La carga a medida que el capacitor se carga es igual a:
Cuando el capacitor se cargar completamente la carga es igual a:
De igual forma se tiene para el voltaje y la corriente así:
Carga
Descarga

4. Dónde:
 V (t) es la tensión en el condensador.
 V0 es la tensión de la fuente.
 I (t) la intensidad de corriente que circula por el circuito.
 RC es la capacitancia del condensador en faradios multiplicada por la resistencia
del circuito en Ohmios, llamada constante de tiempo.
MATERIALES Y EQUIPOS
 Multímetro
 Fuente de voltaje DC
 Cronometro
 Capacitor de 1000 μF
 Resistencia 99.7 k Ω
 protoboard
TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS
Resistencia
(Ω)
Capacitancia
(F)
Tiempo de
carga de
1(v) a 12(v)
Tiempo de
descarga de
12 (v) a 1 (v)
RC Voltaje (v) de
la fuente
99700 1009 x 10-6 180 380 100.9 15
TIEMP
O(s)
Voltaje de
carga (V)
Voltaje de
descarga (V)
I(Corriente de la
carga)
I( corriente de
descarga)
Q (carga del
capacitor)
Q (descarga
del capacitor)
10 1.394 11.22 0,000136469 -3,79137x10-05 0,001432152 0,015135

5. 20 2.641 10.39 0,000123962 -4,62387x10-05 0,002728786 0,013702848
30 3.854 9.4 0,000111795 -5,61685x10-05 0,003902726 0,012406214
40 4.859 8.69 0,000101715 -6,32899x10-05 0,004965582 0,011232274
50 5.744 7.9 9,28385x10-05 -7,12136x10-05 0,005927865 0,010169418
60 6.57 7.21 8,45537 x10-05 -7,81344x10-05 0,006799092 0,009207135
70 7.37 6.62 7,65296 x10-05 -8,40522x10-05 0,007587879 0,008335908
80 8 6.04 7,02106 x10-05 -8,98696x10-05 0,008302026 0,007547121
90 8.62 5.56 6,3992 x10-05 -9,46841x10-05 0,008948598 0,006832974
100 9.16 5.099 5,85757 x10-05 -9,93079x10-05 0,009533987 0,006186402
110 9.79 4.648 5,22568 x10-05 -0,000103831 0,010063984 0,005601013
120 10.1 4.267 4,91474 x10-05 -0,000107653 0,01054383 0,005071016
130 10.52 3.918 4,49348 x10-05 -0,000111153 0,01097827 0,00459117
140 10.88 3.578 4,1324 x10-05 -0,000114564 0,011371601 0,00415673
150 11.19 3.277 3,82146 x10-05 -0,000117583 0,011727713 0,003763399
160 11.5 3.001 3,51053 x10-05 -0,000120351 0,012050129 0,003407287
170 11.78 2.749 3,22969 x10-05 -0,000122879 0,012342035 0,003084871
180 12 2.518 3,00903 x10-05 -0,000125196 0,01260632 0,002792965
190 2.313 -0,000127252 0,00252868
200 2.129 -0,000129097 0,002289403
210 1.948 -0,000130913 0,002072768
220 1.785 -0,000132548 0,001876632
230 1.639 -0,000134012 0,001699056
240 1.5 -0,000135406 0,001538282
250 1.378 -0,00013663 0,001392722
260 1.264 -0,000137773 0,001260935
270 1.154 -0,000138877 0,001141619
280 1.066 -0,000139759 0,001033593
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
1. ¿Qué significado tiene la constante de tiempo ?
Al producto RC se le llama constante de tiempo del circuito representado por , y
equivale al tiempo que el condensador tardaría en cargarse o descargarse. También
equivale al tiempo necesario para que el condensador se cargue con una carga

6. equivalente al 0,63 (1-1/e) de la carga final o en el segundo caso para que adquiera una
carga igual al 0,37 (1/e) de la carga inicial, o lo que es lo mismo que la intensidad
decrezca hasta 0,37Io.
2. Para el proceso de carga graficar V (t) vs t y I(t) vs t .
Gráfica 1: Voltaje vs tiempo durante la carga de un capacitor.

7. Gráfica 2: Corriente Vs tiempo durante la carga de un capacitor.
3. Obtenga el tiempo de relajación y compárelo con el esperado teóricamente.
Forma teórica. Forma experimental.
4. Para el proceso de descarga grafique V (t) vs t y I(t) vs t .
Gráfica 3: Voltaje Vs tiempo durante la carga de un capacitor.

8. Gráfica 4: Corriente Vs tiempo durante la carga de un capacitor.
5. En el caso del proceso de descarga, obteniendo el tiempo de relajación o
constante de tiempo, obtenemos:
Forma teórica. Forma experimental.
6. A partir de los datos obtenga las graficas de q(t) vs t.
Gráfica 5: Q(t) Vs tiempo de la carga
Gráfica 6: Q(t) Vs tiempo de la descarga

9.  Cuando es pequeña, el capacitor se carga rápidamente; cuando es grande, la carga
lleva más tiempo, si la resistencia es pequeña, es más fácil que fluya corriente y el
capacitor se carga en menor tiempo, cuando se carga un capacitor, la corriente se
aproxima asintóticamente a cero y la carga del capacitor tiende asintóticamente a su
valor Qmax, cuando se descarga un capacitor, la corriente I₀ y la carga Q₀ tanto I como Q
se acercan asintóticamente a cero.
DISCUSIÓN
En base a los resultados obtenidos en las gráficas es posible inferir que en un circuito en
el que intervienen a la vez una resistencia y un capacitor, el comportamiento de las
magnitudes de voltaje, corriente y carga dependen del tiempo que tarda tanto durante la
carga como la descarga del capacitor, se puede observar que el tiempo de relajación es
importante para el cálculo de estas variables debido a que este se comporta como una
constante para los dos casos carga y descarga.
La disminución de la corriente durante la carga de un condensador se debe a que el
condensador (C) en el circuito está siendo cargado desde una fuente de alimentación (Vs)
con el paso de la corriente a través de una resistencia (R). El voltaje a través del
condensador (Vc) es inicialmente cero pero este se incrementa a medida que se carga el
condensador. El condensador está totalmente cargado cuando Vc = Vs. La corriente de
carga (I) está determinada por el voltaje a través de la resistencia (Vs - Vc): corriente de
carga, I = (Vs - Vc) / R (nota que Vc se está incrementando). En el instante inicial Vc = 0V
así la corriente inicial, Io = Vs / R Vc se incrementa tan pronto como la carga (Q) se inicia,
para crecer (Vc = Q/C), esto reduce el voltaje a través de la resistencia y por lo tanto
reduce la corriente de carga. Esto significa que la velocidad de carga se hace
progresivamente más lenta.
CONCLUSIONES
 Al cargar o descargar un capacitor hay tres factores que son alterados; corriente,
voltaje y potencia.
 El tiempo de carga y descarga de un capacitor depende de la magnitud de la
capacitancia y del valor de la resistencia que se encuentre en todo el circuito, si las
magnitudes de la capacitancia y resistencia son grandes la carga y descarga del
capacitor se lleva a cabo de forma lenta.

10.  Cuando es pequeña, el capacitor se carga rápidamente; cuando su valor es
más grande, la carga lleva más tiempo, debido a que esta constante relaciona los
valores de capacitancia y resistencia en el circuito.
BIBLIOGRAFÍA
Sears, Francis W; Zemansky, Mark W; Young, Hugh D. y Freedman, Roger A. “Fisica
Universitaria con fisica moderna” Vol 2. Undecima edicion. ED. Pearson Educacion (2205)
Agudelo A. Curso de Física Experimental: Electricidad y Magnetismo Agosto 2002
Universidad Nacional de Colombia.