Laboratorio 5 de Fisica

 

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INFORMÁTICA Y DE SISTEMAS

LABORATORIO DE FÍSICA ❖

LABORATORIO Nro 5

 lumno: Rodriguez Phillco Jaime ntonio Docente: JU N FR NCISCO NCISCO LV REZ HU M N TEM : C RG Y DESC RG DE CONDENS DORES

SEMESTRE 2021 - I CUSCO - PERÚ

 

LABORATORIO

PREGUNTAS PREVIAS AL LABORATORIO 1) Desc Describe ribe lla a cons constante tante d de e tiem tiempo po de dell circ circuito uito R RC. C. τ = RC se denomina constante de tiempo del circuito. Es un indicador de la rapidez con la que un circuito responde a la interferencia (debido a los pasos de voltaje). Cuanto mayor sea el valor, más rápido se alcanzará el valor final del estado estable. Observar la curva de voltaje, e incluso la corriente, nos permite aproximarnos al valor de la constante de tiempo. 2) Describe el comp comportamiento ortamiento de los condensad condensadores ores de carga e en n circuito circuitoss de C CC. C. En un circuito RC cuando el circuito funciona y a ello existe un condensador, este a med me did ida a del ti tie emp mpo o log ogra ra ca carg rgar arsse obte ten nien end do un una a ca carg rga a de val alo or máxi ximo mo (aproximadamente (aproximad amente EC con E:fem y C:capacitanc C:capacitancia). ia). 3) Describa el comp comportamiento ortamiento de los condensad condensadores ores de descarga en circu circuitos itos de CC. En un circuito RC cuando el circuito funciona y a ello existe un condensador este condensador al ya obtener una carga máxima en un circuito de descarga pasa a descargarse (perder carga), hasta llegar a un punto en que se aproxima a una carga nula o cero. PREGUNTAS LUEGO DEL DESARROLLO DEL LABORATORIO 1) ¿Encuentra la corriente y la energía almacenadas después de una constante de tiempo en el condensad condensador or de carga? Respecto a la corriente generada por la descarga del condensador, la corriente al principio tiendecon a cero a medida que pasa el tiempo luego aumenta. En cuantoesa negativa, la energía,pero aumenta el tiempo hasta acercarse al valorymáximo. 2) ¿Encuentra la corriente y la energía almacenadas después de una constante de tiempo en el condensad condensador or de descarga? Respecto a la corriente ya que el condensador se descarga, la corriente al principio toma to mará rá un va valo lorr ne nega gatitivo vo pe pero ro co con n el titiem empo po es este te te tend nder era a a ce cero ro,, en ento tonc nces es se incrementara. La energía se incrementa según el tiempo continúa hasta aproximarse a un valor máximo.

ANÁLISIS Y CÁLCULOS DE DATOS Condensadores de carga y descarga

A. Circuito RC con una resistencia y un condensador • El voltaje y el tiempo de carga y descarga del condensador deben extraerse del simulador e incluir una imagen del circuito. Tabla 1 Análisis 1 Análisis de condensador condensador de carga y descarga

 

Condensador de carga

Condensador de descarga

 

ln(1-(V   /  / V 0)) V 0 = 9 v

ln(V   /  / V 0) V 0 = 9 v

Tiempo []

Voltaje []

-0.24988688

0.5 s

6.96 v

-0.2570451

3.54 v

-0.49977579

1s

5.42 v

-0.50712876

1.5 s

4.75 v

-0.75030559

1.5 s

4.22 v

-0.75738945

4

2s

5.69 v

-1.00027639

2s

3.29 v

-1.00633701

5

2.5 s

6.42 v

-1.24943518

2.5 s

2.56 v

-1.25721732

6

3s

6.99 v

-1.49908986

3s

1.99 v

-1.50908994

7

3.5 s

7.44 v

-1.75253876

3.5 s

1.55 v

-1.75896965

8

4s

7.78 v

-1.99837372

4s

1.21 v

-2.00660422

9

4.5 s

8.05 v

-2.24851787

4.5 s

0.94 v

-2.25909998

10

5s

8.26 v

-2.49832967

5s

0.73 v

-2.51193532

11

5.5 s

8.42 v

-2.74195175

5.5 s

0.57 v

-2.7593435

12

6s

8.55 v

-2.99573227

6s

0.45 v

-2.99573227

13

6.5 s

8.65 v

-3.2470467

6.5 s

0.35 v

-3.2470467

14

7s

8.73 v

-3.5065579

7s

0.27 v

-3.5065579

15

7.5 s

8.79 v

-3.75787233

7.5 s

0.21 v

-3.75787233

16

8s

8.84 v

-4.02980604

8s

0.16 v

-4.02980604

17

8.5 s

8.87 v

-4.23744541

8.5 s

0.13 v

-4.23744541

18

9s

8.90 v

-4.49980967

9s

0.10 v

-4.49980967

19

9.5 s

8.92 v

-4.72295322

9.5 s

0.08 v

-4.72295322

20

10 s

8.94 v

-5.01063529

10 s

0.06 v

-5.01063529

N°

Tiempo []

Voltaje []

1

0.5 s

1.99 v

2

1s

3

C C  

C C  

 

 

• Haga una gráfica de voltaje versus tiempo para que el capacitor de carga observe el comportamiento.

 

• Luego, haga una gráfica de ln(1-(V CC  /    / V 0)) en función del tiempo y ajuste los datos con

ajuste lineal.

•Encuentre la constante de tiempo (τ 1) usando la pendiente del gráfico para cargar el capacitor y compárela con la constante de tiempo esperada (τ = RC). T1 = 1.44 < 2 = RC • Haga una gráfica de voltaje en función del tiempo para que el capacitor de descarga observe el comportamiento.

• Luego haga una gráfica de ln(V CC  /    / V 0) en función del tiempo ti empo y ajuste los datos con ajuste

lineal.

 

• Encuentre la constante de tiempo (τ 2) usando la pendiente del capacitor de descarga del gráfico y compárela con la constante de tiempo esperada (τ =RC ). ). T2 = -2.13 < 2 = RC B. Circuito RC con una resistencia y dos condensadores conectados en serie • El voltaje y el tiempo de carga y descarga del condensador deben extraerse del simulador e incluir una imagen del circuito. Tabla 2 Análisis 2 Análisis de condensado condensadores res de carga y des descarga carga Condensador de carga N°

Tiempo

Voltaje

Condensador de descarga V   / V  C 

[s]

[v]

Tiempo

Voltaje

0

 ln(1-(  V 0=9v ))

[s ]

[v]

V   / V 

ln(

C 

V 0=9v

1

0.5

4.1

-0.607985

0.5

4.84

-0.6203

2

0.7

5.6

-0.973449

0.7

3.78

-0.8675

3

0.9

5.88

-1.059391

0.9

2.95

-1.1154

4

1.1

6.54

-1.297063

1.1

2.30

-1.3643

5

1.3

7.06

-1.534536

1.3

1.79

-1.615

6

1.5

7.46

-1.765442

1.5

1.40

-1.8607

7

1.7

7.79

-2.006604

1.7

1.09

-2.111

8

1.9

8.04

-2.238046

1.9

0.85

-2.3597

9

2.1

8.24

-2.471661

2.1

0.67

-2.5977

0

)

 

10

2.3

8.40

-2.70805

2.3

0.52

-2.8511

11

2.5

8.53

-2.95224

2.5

0.41

-3.0888

12

2.7

8.63

-3.19147

2.7

0.32

-3.3366

13

2.9

8.71

-3.43509

2.9

0.25

-3.5835

14

3.1

8.77

-.3.6669

3.1

0.19

-3.8579

15

3.3

8.82

-3.91202

3.3

0.15

-4.0943

16

3.5

8.85

-4.09434

3.5

0.12

-4.3174

17

4.0

8.93

-4.8564

3.7

0.09

-4.6051

18

4.5

8.96

-5.4161

3.9

0.07

-4.8564

19

5.5

8.98

-6.1029

4.1

0.06

-5.0106

20

6.5

8.99

-6.8023

4.3

0.04

5.4161

CONDENSADOR DE CARGA

CONDENSADOR DE DESCARGA

 

• Haga una gráfica de voltaje versus tiempo para que el condensador de carga observe el comportamiento.

en función del tiempo y ajuste los datos con

• Luego, haga una gráfica de ln(1-(V CC  /    / V 0)) ajuste lineal.

• Encuentre la constante de tiempo (τ 1) usando la pendiente del gráfico para cargar el condensador y compárela con la constante de tiempo esperada (τ = RC). τ=10*02

 

  τ=2.0

• Haga una gráfica de voltaje en función del tiempo para que el condensador de descarga observe el comportamiento.

• Luego haga una gráfica de

ln

(

V

) en función del tiempo y ajuste los datos con ajuste

V V  0

C / 

lineal.

• Encuentre la constante de tiempo ( τ 2) usando la pendiente del condensador de descarga del gráfico y compárela con la con constante stante de tiempo esperada (τ =RC )).. τ=10*02 τ   τ=2.0

C. Circuito RC con una resistencia y dos condensadores conectados en paralelo • El voltaje y el tiempo de carga y descarga del condensador deben extraerse del simulador e incluir una imagen del circuito.

Tabla 3 Análisis 3 Análisis de condensado condensadores res de carga y des descarga carga

 

Condensador de carga

Condensador de descarga

 

N°

Tiempo

Voltaje

[]

[]

 ln(1-(V   /  / V 0))

 [ ]

C C  

Tiempo

Voltaje

[]

[]

V 0= 0=9

ln(V   /  / V 0)

 [ ]

C C  

V 0=9 0=9

1

0.5 s

1.06v

-0.125311

0.5 s

7.94

-0.125311

2

1s

1.99v

-0.249886

1s

7.01

-0.249886

3

1.5 s

2.81v

-0.374289

1.5 s

6.18

-0.375906

4

2s

3.54v

-0.499775

2s

5.46

-0.499775

5 6

2.5 s 3s

4.18v 4.75v

-0.624450 -0.750305

2.5 s 3s

4.82 4.25

-0.624450 -0.750305

7

3.5 s

5.25v

-0.875468

3.5 s

3.75

-0.875468

8

4s

5.69v

-1.000276

4s

3.31

-1.000276

9

4.5 s

6.08v

-1.125640

4.5 s

2.92

-1.125640

10

5s

6.42v

-1.249435

5s

2.58

-1.249435

11

5.5 s

6.72v

-1.373049

5.5 s

2.27

-1.377444

12

6s

6.99v

-1.499089

6s

2.01

-1.499089

13

6.5 s

7.23v

-1.626245

6.5 s

1.77

-1.626245

14

7s

7.44v

-1.752538

7s

1.56

-1.752538

15

7.5 s

7.62v

-1.875141

7.5 s

1.38

-1.875141

16

8s

7.78v

-1.998373

8s

1.22

-1.998373

17

8.5 s

7.93v

-2.129565

8.5 s

1.07

-2.129565

18

9s

8.05v

-2.248517

9s

0.95

-2.248517

19

9.5 s

8.16v

-2.371577

9.5 s

0.84

-2.371577

20

10 s

8.26v

-2.498329

10 s

0.74

-2.498329

 condensador cargado

 condensador descargado

 

• Haga una gráfica de voltaje versus tiempo para que el condensador de carga observe el comportamiento. Cargando

• Luego, haga una gráfica de ln(1-(V CC  /    / V 0)) en función del tiempo y ajuste los datos

con ajuste lineal.

 

• Encuentre la constante de tiempo (τ 1) usando la pendiente del gráfico para cargar el condensador y compárela con la constante de tiempo esperada (τ = RC). T1 = -2.25 < 4 = RC • Haga una gráfica de voltaje en función del tiempo para que el condensador de descarga observe el comportamiento. Descargando

• Luego haga una gráfica de ln(V CC  /    / V 0)en función del tiempo y ajuste los datos con ajuste lineal.

 

• Encuentre la constante de tiempo ( τ 2) usando la pendiente del condensador de descarga del gráfico y compárela con la con constante stante de tiempo esperada (τ =RC )).. T2 = -3.99 < 4 = RC

CONCLUSIONES

➢

➢

➢

En en un circuito RC conectado a una fuente de voltaje, la resistencia influye en el tiempo en que cargara o descargara un condensador.

 Al momento de la carga del condensador, el voltaje de este aumenta de manera exponencial a través del tiempo, tendiendo hacia un valor cercano al voltaje entregado por la fuente de poder.  Al momento de descarga del condensador, el voltaje va a disminuir de manera exponencial a través del tiempo, donde comenzara en un valor máximo que será entregado por la fuente hasta llegar a cero conforme el tiempo transcurra.

OBSERVACIONES Y SUGERENCIAS ● Ninguna WEBGRAFÍA

● http: http://phet //phet.colora .colorado.edu do.edu/sims/h /sims/html/cir tml/circuit-c cuit-constru onstructionction-kit-ac kit-ac/latest /latest/circui /circuitt-

 

construction-kit-ac_en.html. ● https:/ https://youtu /youtu.be/1 .be/1_sudrT _sudrTLU0U LU0U ● https:/ https://www.y /www.youtube. outube.com/wa com/watch?v= tch?v=iSHNdoj iSHNdojYUn0 YUn0 ● https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RC