MODULO 7 CIRCUITO RL

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PRÁCTICA Nº 7 ANALISIS DE CIRCUITOS RC TRABAJO REALIZADO POR: VICTORIA ARMAS CI: 25582552 LUIS FONSECA CI: 21587060 JAVIER CONTRERAS CI: 261622353 YEIXON MENDOZA CI: 24169189 VALENCIA, 25 DE JULIO DE 2016 OBJETIVOS:

Resumen: En la presente experiencia de laboratorio, se dispuso de una serie de materiales que en su conjunto forman un circuito RLC, sin embargo, de acuerdo a las configuracionse adecuadas, se trabajará con circuitos RC, RL y RLC, por lo que la experiencia de laboratorio se dividirá en 3 partes. En las dos primeras se buscará encontrar un valor experimental de la constante de tiempo y vida media. Es importante señalar qué estos circuitos son importantes, ya que permiten filtrar una señal al bloquear ciertas frecuencias, y dejar pasar otras. Para el caso del circuito RC, se obtuvo un tiempo de vida media de τ 1/2exp = 3,28s y τ 1/2exp = 5,55s, para el proceso de carga y descarga, con errores de 15,75 % y 90,0 % respectivamente. En donde es posible obervar que el error en la vida media es mucho menor en el proceso de carga, que el de descarga. Por otro lado, para el circuito RL se obtuvo un valor de vida media de τ 1/2exp = 0,0005, con un error relativo de 76,19 %. Finalmente, para el circuito RLC, se busca estudiar las distintas frecuencias de resonancia que funcionan como variables en un circuito RLC, las cuales corresponden a resonancia angular, y lineal. Los valores obtenidos experimentalmente son 80Hz y 503Hz para las frecuencias de resonancia lineal y ´ angular, respectivamente, dondé está ultima alcanzó un error de 12,83 %, con respecto a su valor teórico. 1. OBJETIVOS En primer lugar, para los circuitos RC Y RL el experimento tiene por objetivo principal estudiar de forma empírica la existencia de constantes de tiempo asociadas a parámetros, como son la capacitancia e inductancia, para el posterior análisis de validez experimental para las leyes que los describen. Mientras que para el circuito RLC se pretende estudiar la resonancia examinando la corriente a través del circuito como función de la frecuencia del voltaje aplicado. 2. INTRODUCCI´ON Y MARCO TÉ ORICO Circuito RC El condensador está conectado a una fuente de voltaje de corriente continua con fuerza electromotriz. Cuanto t = 0 el interruptor se cierra, es decir, comienza el flujo de voltaje en el circuito. Supongamos que el condensador inicialmente está descargado, es decir, q(t = 0) = 0. En particular, para un t < 0, no hay voltaje entre los terminales del condensador, así qué este actúa como un cortocircuito. Entonces, cuando t = 0, la corriente comienza a fluir de acuerdo a: (1) I 0 = R En ese momento, la diferencia de potencial entre los terminales de la bateria es la misma que la diferencia de potencial a través de la resistencia. Esto inicia la carga del condensador. Como una consecuencia, el voltaje través del aumento en el tiempo, viene dado por: (2) V C (t) = q(t) C Por medio de Kirchoff, para circuitos cerrados. (3) − + V C (t) + I(t)R = 0 (4) − + q C + R dq dt = 0

RESUMEN En la experiencia se analizó un circuito RC (resistor y capacitor), con el fin de determinar la forma como el capacitor varía su diferencia de potencial, el comportamiento y los diversos fenómenos físicos que ocurren en estos circuitos, entre los cuales se destacará el proceso de carga y descarga de un capacitor, buscando analizar el tiempo que gasta este en alcanzar la mitad de su voltaje máximo y la constante de tiempo de dicho capacitor, este proceso será mostrado mediante graficas obtenidas de manera experimental. Que será de gran ayuda para la interpretación de los cálculos obtenidos en la experiencia.

Estudiar empíricamente la existencia de constantes de tiempo características tanto para el circuito RC y el RL, asociadas a capacidades e inductancias en circuitos eléctricos respectivos. Parte A: Circuito RC EQUIPAMIENTO-Osciloscopio Digital Tektronic-Circuito RLC, PASCO CI-6512-Fuente de Poder 30V,5 A-Conectores banana-2 cables BNC-1 resistencia de 10 k externa al circuito TEORÍA PARTE I: CIRCUITO RC 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). La carga acumulada en las placas de un condensador en función del tiempo está dada por: í µí±ž(í µí±¡) = í µí±ž 0 (1 − í µí±’ − í µí±¡ í µí¼) (1) Aplicando la ley de Ohm también se puede analizar el potencial de carga y descarga   c t e V V  / 0 1    (2)

Esta práctica tuvo varios objetivos, los cuales contenían el cálculo de la diferencia de potencial en un sistema con un condensador, sus tiempos de carga y de descarga y el tao del sistema. Para esto armamos el circuito dado e hicimos los cálculos pertinentes de tiempo, cantidad de carga, potencial y resistencia. Los resultados obtenidos son notables, pues nos dan idea de las variaciones en este sistema de las cantidades ya mencionadas.

Nota: Necesitará aproximadamente 5 horas para estudiar este módulo. Si no dispone de tanto tiempo podrá interrumpir su estudio convenientemente tras el segmento sonoro nº 4.

Para determinar el comportamiento de los circuitos RC, se harán varias pruebas con diferentes configuraciones de dichos sistemas, mediante el uso de condensadores y resistencias, algunas de ellas en forma de bombillas. Con la finalidad de observar las relaciones existentes entre el comportamiento de los circuitos y factores como el valor de las resistencias, el valor de la capacitancia del condensador y el comportamiento de la corriente a través de ellos se dispone de materiales como los ya nombrados; capacitores, bombillos, resistencias y una fuente de energía. Esperando lograr mediante la construcción de estos sistemas el entendimiento del comportamiento de estos circuitos a través del tiempo, y la manera como este afecta su desempeño. Realizados lo montajes y con ellos las pruebas necesarias, se pudo determinar que este tipo de circuitos se comportan de una manera especial, puesto que con el paso del tiempo la energía a través de ellos disminuye a tal punto que deja de circular una vez el condensador se encuentre completamente cargado. Además pudo verse que sacando la fuente del circuito, este puede seguir con un flujo de corriente durante determinado periodo, ocasionado por la búsqueda de equilibrio en las placas del capacitor. Es impórtate apuntar que el tiempo que demora en cargarse los capacitores, es el tiempo en el que habrá corriente por el sistema, por lo que dicho factor está determinado por aspectos como la organización de los elementos y propiedades de los condensadores como la capacitancia. 1. Introducción. Los circuitos eléctricos son parte de la vida cotidiana, el alumbrado público, nuestras casas, la conexión de los electrodomésticos, entre muchos otros, representan la importancia que estos tienen en el desarrollo del día a día de la sociedad. Su organización determina propiedades fundamentales para el funcionamiento del mundo, y la utilización de objetos eléctricos como los capacitores hacen que la electricidad pueda mover el desarrollo. Los circuitos RC fundamentan una amplia importancia en el desarrollo del mundo actual, pues sus aplicaciones han llevado a la implementación de tecnologías de alta importancia, así como al diseño de redes y cableado eléctrico y electrónico que se ajustan a las necesidades particulares. El objetivo de este informe es describir y analizar el comportamiento de los circuitos RC, evidenciado en la realización del laboratorio, para poder determinar las características del mismo con el paso del tiempo. Enfatizando en que el tiempo en el cual se carga el capacitor, es decir el tiempo durante el cual circula corriente por el cableado, depende de características como la resistencia del circuito y la capacitancia del condensador, entre otros. Para lograr entender la dinámica de la corriente en estos sistemas y adquirir elementos suficientes para el planteamiento de soluciones ante problemas que requieran de diseño de sistemas, que cumplan con características especiales, en este caso circuitos en los cuales la corriente se interrumpa después de determinado periodo de tiempo. El funcionamiento de estos circuitos se da gracias a la inclusión en ellos de elementos como los capacitores, los cuales de acuerdo a su posición en el circuito y el diseño del mismo, cumplen algunas funciones particulares, como permitir el paso de corriente durante determinado lapso de tiempo, ya sea