CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR EN CIRCUITOS RC

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FISICA III Laboratorio 4 FIGMM UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de I !eier"a Geol#!ica$ Mi era % Metal&r!ica' INFORME DEL LABORATORIO Nº 4 DE FISICA III CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR EN CIRCUITOS RC I.- DATOS GENERALE S: NOM(RES) Barrera Vergara, Jorman Iván  20112612B Portocarrero Ccaccya, David 20112644A *

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEINGENIERÍA

Facultad de I!eier"a Geol#!ica$ Miera %

Metal&r!ica'

INFORME DEL LABORATORIO Nº 4 DE FISICA III

CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR EN CIRCUITOS RC

I.- DATOS GENERALES:

NOM(RES)Barrera Vergara, Jorman Iván

20112612B

Portocarrero Ccaccya, David

20112644A

*

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Velas!e" Jara, Jorge

20110240#

+ROFESOR)$dson Plasencia %ánc&e"

SECCI,N) %1

2012

ÍNDICE

1) Fundamento Teórico……………………….Pág.3

2) Procedimiento Exerimenta!"……………..Pág.1#a) $%&eti'o(%) Euioc) Procedimiento

3) Cá!cu!o( * +e(u!tado(………………………Pág.1,

-) Conc!u(ione(………………………………..Pág.2-

-

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) +ecomendacione(…………………………..Pág.2

#) /i%!iogra0a………………………………….Pág.2#

FND4ENT$ TE$+IC$

Para el análisis del siguiente laboratorio se deberá tomar en cuenta definiciones previas, para así obtener un mejor entendimiento de cada nombre, ecuación y procesos de estetrabajo.

5o!ta&e6 ten(ión o di0erencia de otencia!

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente desuministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz !E"# sobre las cargas eléctricas oelectrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corrienteeléctrica.

$ mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de !E" sobre las cargaseléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión e%istenteen el circuito al que corresponda ese conductor.

&a diferencia de potencial entre dos puntos de una fuente de !E" se manifiesta como laacumulación de' cargas eléctricas negativas iones negativos o aniones#, con e%ceso deelectrones en el polo negativo (# y la acumulación de cargas eléctricas positivas iones positivos o cationes#, con defecto de electrones' en el polo positivo )# de la propia fuentede !E".

+e(i(tencia e!7ctrica

.

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&a resistencia eléctrica de un objeto es una medida de su oposición al paso de corriente. *escubierta por +eorg -m en /01, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual ala fricción en la física mecánica. &a unidad de la resistencia en el 2istema 3nternacional de4nidades es el o-mio 5#. Para su medición en la práctica e%isten diversos métodos, entrelos que se encuentra el uso de un o-mnímetro. $demás, su cantidad recíproca es la

conductancia, medida en 2iemens.&a resistencia de cualquier objeto depende 6nicamente de su geometría y de su resistividad, por geometría se entiende a la longitud y el área del objeto mientras que la resistividad esun parámetro que depende del material del objeto y de la temperatura a la cual se encuentrasometido. Esto significa que, dada una temperatura y un material, la resistencia es un valorque se mantendrá constante. $demás, de acuerdo con la ley de -m la resistencia de unmaterial puede definirse como la razón entre la caída de tensión y la corriente en dic-aresistencia, así7

donde R es la resistencia en o-mios, V es la diferencia de potencial en voltios e I es laintensidad de corriente en amperios.

2eg6n sea la magnitud de esta medida, los materiales se pueden clasificar en conductores,aislantes y semiconductor . E%isten además ciertos materiales en los que, en determinadascondiciones de temperatura, aparece un fenómeno denominado superconductividad, en elque el valor de la resistencia es prácticamente nulo.

8a corriente e!7ctrica&a corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre unmaterial. 2e debe al movimiento de los electrones en el interior del material. En el 2istema3nternacional de 4nidades se e%presa en 89s culombios sobre segundo#, unidad que sedenomina amperio. 4na corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovec-arse en el electroimán.

El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya

intensidad se desea medir.

4

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&a corriente eléctrica está definida por convenio en dirección contraria al desplazamientode los electrones

Conden(ador

El condensador o capacitor almacena energía en la forma de un campo eléctrico esevidente cuando el capacitor funciona con corriente directa# y se llama capacitancia o

capacidad a la cantidad de cargas eléctricas que es capaz de almacenar.&a capacidad depende de las características físicas del condensador7

• 2i el área de las placas que

están frente a frente es grande lacapacidad aumenta.

• 2i la separación entre

placas aumenta,disminuye la capacidad

• El tipo de material dieléctrico

que se aplica entre las placastambién afecta la capacidad.

• 2i se aumenta la tensión aplicada,

se aumenta la carga almacenada

/

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Fig. 3En esta grafica se detalla la estructura interna básica de un condensador. Esta formado por dos placas paralelas las placas plomas#. 4n condensador almacena

carga.

:ipos de condensadores

# Electrolíticos7 :ienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrólito.2iempre tienen polaridad, y una capacidad superior a ;!. $rriba observamos claramenteque el condensador n< es de 00== ;!, con una tensión má%ima de trabajo de 0>v.3nscripción7 00== ; 9 0> ?#.

Fig. -&a figura se ve el condensador electrolítico quesoporta -asta una descarga de 0>v.

0# Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima película deó%ido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante muc-o mayor.:ienen polaridad y una capacidad superior a ;!. 2u forma de gota les da muc-as vecesese nombre.

Fig. . $quí vemos el condensador electrolítico de tántalo.

0

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@# *e poliester metalizado "A:. 2uelen tener capacidades inferiores a ;! y tensiones detrabajo a partir de B@v. "ás abajo vemos su estructura7 dos láminas de policarbonatorecubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. $quí al lado vemos un detalle de

un condensador plano de este tipo, donde se observa que es de =.=@@ ;! y 0>=v.3nscripción7 =.=@@ A9 0>= "A:#.

Fig. # $quí vemos el condensador de poliéster metalizado.

C# *e poliéster. 2on similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricación algodiferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en forma plana y llevan susdatos impresos en forma de bandas de color, recibiendo com6nmente el nombre decondensadores Dde banderaD. 2u capacidad suele ser como má%imo de C1= n!.

Fig. 9$quí vemos el condensador de poliéster.

># *e poliéster tubular. 2imilares a los anteriores, pero enrollados de forma normal, sinaplastar.

1

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Fig. :$quí vemos el condensador de poliéster tubular

B# 8erámico Dde lentejaD o Dde discoD .2on los cerámicos más corrientes. 2us valores decapacidad están comprendidos entre =.> p! y C1 n!. En ocasiones llevan sus datos impresosen forma de bandas de color.

$quí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.

Fig. ,$quí vemos elcondensador cerámico de

lenteja. Estos son tanusados como los

electrolítico

s.

1#8erámico Dde tubo. 2us valores de capacidad son del orden de los picofaradios ygeneralmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen variación de lacapacidad con las variaciones de temperatura#.

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Fig. 1;En este grafico se muestra a la izquierda laestructura e%terna del condensador tubularF y a la

derec-a su estructura interna.

4na vez mostrado los conceptos y definiciones previas, seguimos con el modelamineto yanálisis de cada paso del laboratorio.

En los circuitos G8 resistor G , condensador 8# .:anto la corriente como la carga en elcircuito son funciones del tiempo . 8omo se observa en la figura 7 En el circuito cuando elinterruptor esta en la posición . &a diferencia de potencial establecida por la fuente , produce el desplazamiento de cargas en el circuito , aunque en verdad el circuito no esta

cerrado entre las placas del condensador # . Este flujo de cargas se establece -asta que ladiferencia de potencial entre las placas del condensador es ? , la misma que -ay entre los bornes de la fuente . &uego de esto la corriente desaparece . Es decir -asta que elcondensador llega al estado estacionario .

3

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$l aplicar la regla de Airc--off de las mallas cuando el interruptor esta en la posición .:omando la dirección de la corriente en sentido anti-orario 7

=

qV iR C

− − =

.#

*e la definición de

dqi

dt =

. $l reacomodar .# obtenemos7

dqq VC RC

dt

− = − ÷

3nvirtiendo7

dq dt

q VC RC = −

Para -allar la carga en función del tiempo tomamos en cuenta las condiciones iníciales. En

=F =t q= = y en

HF Ht t q q= = . Entonces7

H H

= =

q t dq dt

q VC RC = −

−∫ ∫

*

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Equivalente a7

[ ]H

=ln #

q q

q

t q VC

RC

=

=

− =

ln. #q t

VC RC

− =

:omando e%ponencial7

.

t

RC q

eVC

− =

Por lo tanto la función de carga es7

# . #

t

RC q t VC e−

= −

.0#

En donde ?8 representa la carga final cuandot → ∞

. I al derivar respecto del tiempo seobtiene la corriente en el circuito7

#t

RC V

i t e R

=

.@#

$quí

V

R representa la corriente inicial en el circuito.

&as ecuaciones .0# y .@# representan las funciones de carga e intensidad de corrientedurante la carga del condensador.

**

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$l obtener las dimensiones de G87 JGK.J8K L

#. #V q

s A V

=

. como debería ser #. Entonces

se define la constante de tiempo ,o tiempo de relajación como 7

RC τ =

.C#

2eg6n las graficas de la figura 0 se observa , que a mayor valor de G8 el condensador tardara mas en cargarse 7

# . #t

RC q t VC e−

= −

#t

RC V

i t e R

=

FI<+ 2

$l conectar el interruptor 2 en la posición 0 , vemos que el circuito se compone solo dela resistencia y el condensador , entonces si tomamos el mismo sentido de la corriente anti-orario , de ..# tenemos que 7

=q

iRC

− − =

.>#

Geordenando7

*-

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dqq RC

dt = −

Entonces7

dq dt

q RC = −

Para este caso -allar la función de carga , las condiciones iniciales son que para un ciertotiempo t L t , q L q= L ?8 F y para otro tiempo t L tM q L qM . 3ntegrando 7

=

H Hq t

q t

dq dt

q RC = −∫ ∫

.

=

#ln #

t t q

q RC

− −=

Entonces de aquí se obtiene la función de carga 7

#

#t t

RC q t VC e− −

= .B#

En donde al derivar q t# respecto del tiempo la corriente será 7

*.

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. #

#

t t

RC V

i t e R

− −

= −

.1#

El signo negativo indica que la corriente es en el sentido opuesto al que se tomo en .C# .

$l analizar los limites=Ft t = → ∞

vemos que 7 q=# L ?8 y

lim # =t

q t →∞ =

, también

=# V

i R

= −

,=

lim # =t

i t →

=

.2eg6n las graficas para este caso vemos que la carga almacenadaen el condensador se disipa , durante la descarga del condensador 7

#

#t t

RC q t VC e− −

=

. #

#

t t

RC V

i t e R

− −

= −

FI<+ 3

En este laboratorio se estudiara el proceso de carga y descarga de un condensador en uncircuito G8 . Para lo cual usaremos un generador de onda cuadrada , el cual -ará las vecesde un interruptor que se enciende y se apaga solo , como en la figura C 7

*4

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FI<+ -

:anto para la corriente como para la carga en el condensador.

2i el periodo de la onda :# es muc-o mayor que el tiempo de carga del condensador τ #

y si el generador se conecta al circuito como en la figura que se muestra

*/

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El generador act6a como una batería automática que se conecta alternadamente en las posiciones y 0 dela figura # cada t90 segundos.

Entonces en condensador e%perimentara procesos periódicos de carga y descarga. &a cargaN en función del tiempo quedara representada por una gráfica a# que mostramos y lafunción 3 vs t por una gráfica que se muestra en la figura b#

*0

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FI<+

Procedimiento Exerimenta!

$/=ETI5$• $nalizar la carga y descarga de un condensador conectado en serie con una

resistencia, utilizando una fuente de tensión variable.

• $nalizar el modelo matemático del proceso descarga y descarga en el condensador

• 8alcular el > y su interpretación física para diferentes valores de capacitancia y

resistencia.

• $nalizar el modelo matemático del oscilador forzado y compararlo con el

modelo obtenido en el circuito G8.

E?IP$

4n osciloscopio de dos canales Elenco modelo 2O@0>

4n generador de función Elenco +!O/=0B

*1

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4na caja con condensadores y resistencias

4n multímetro digital

8ables de cone%ión

P+$CEDI4IENT$

. Poner en operación el osciloscopio y el generador de función.

0. ?ariar la frecuencia dela onda cuadrada -asta obtener 0>=z.

@. 8onectar el generador de onda al canal cone%ión 0 # del osciloscopio, usando uncable con los dos terminales coa%iales.

C. El control 0/ del osciloscopio debe estar en la posición de >ms9div F el control @ en0 ó en >?9div y el control @= en la posición Qafuera.

>. ?erificar que un periodo completo de la onda cuadrada ocupa / divisiones-orizontales y varíe la amplitud en el generador -asta que el voltaje de la ondacuadrada sea de =?.

B. 4sando los elementos G y 8 de la caja de condensadores, establecer el arregloe%perimental de la !ig. >.

1. "oviendo alternativamente el control 0 a 8$ y 8R se pueden obtener los

gráficos V C vs t y V

R vs t.

*2

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/. Gecuerde que V C es proporcional a la carga del condensador y V

R es

proporcional a la corriente en el circuito G8, así que o que se tiene en pantalla sonen realidad gráficos de carga vs. tiempo y de corriente vs. tiempo como losmostrados en las figuras Ba# y Bb#.

S. 4sando el control @ y el control logre que l curva V C vs t ocupe >

cuadraditos verticalmente.

=. 4sando el control 0> trate que el grafico V C vs t permanezca estacionario.

. "ida el tiempo T en el cual el voltaje a través del condensador va de = a =.B@ ? = , enla curva de carga. ?= es el voltaje má%imo que alcanza el condensador#.

0. "ida el tiempo en el cual el voltaje a través del condensador va desde ?= a =.@1 ?= ,

en la descarga del condensador.

@. 8ambie el control 0 a 8R y observe la corriente en función del tiempo.

C. "ida el tiempo en que la corriente decae a @1U de su valor inicial.

>. Vale -acia fuera el control B y coloque el control 0 en posición $**, se observarála onda cuadrada W por quéX.

B. "ida con un multímetro digital el valor en o-mios de la resistencia que -a usado enel circuito G8. 4sando el valor de T obtenido e%perimentalmente y la relación

TLG8 determine el valor de la capacitancia.

1. 4se la resistencia G y el condensador 80, y repita los pasos del 1 al B.

/. Gepita los pasos del 1 al B usando todas las combinaciones posibles de resistenciasy condensadores dados en la caja.

S. $pague el equipo y el generador por un momento y trate se resolver con lápiz y papel el siguiente problema7 En el circuito de la figura 1. a# W8uál es la corriente enel instante en que el interruptor se coloca en la posición X b# W8uál es la corrienteen un instante muy posterior al instante en el que se -ace la cone%iónX c# W8uálesson los valores mínimo y má%imo de corriente que se obtienen al poner elinterruptor 2 en la posición 0X d# W 8uál es el má%imo voltaje a través delcondensadorX.

*3

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Figura 9

0=. "onte el circuito de la figura / y verifique e%perimentalmente sus respuestas al problema planteado en S. 4se un valor de voltaje para la onda cuadrada de =?.

Figura :

+E@8TD$@ 4INI4$@ A CE@TI$N+I$

. Encuentre los valores de las capacitancias de los condensadores usados y comparecon la capacitancia dada por el fabricante. 4se un cuadro.

R(K Ω

) f (Hertz)τ experimental

(s)

C obtenido

(µF)

C nominal

(µF)

R1 =3.2 250 0.04

C 1 =0.012

27

C 1 =0.016

-

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R1 =3.2 250 0.11

C 2 =0.033

74

C 2 =0.031

R2 =.!" 250 0.09

C 1 =0.013

22

C 1 =0.016

R2 =.!" 250 0.21

C 2 =0.030

84

C 2 =0.031

R3 =#.!$ 250 0.12

C 1 =0.012

16

C 1 =0.016

R3 =#.!$ 250 0.3

C 2 =0.030

39

C 2 =0.031

8alculo del porcentaje de error7

% error =(&'alor experimental 'alor nominal & 'alor nominal )*"++

C obtenido

(µF)

C nominal

(µF)

% de

error

C 1

=+.+"2

2$

C 1 =0.016 23.31

C 2 =+.+33

$,

C 2 =0.031 8.838

C 1 =+.+"3

22

C 1 =0.016 17.375

C 2 =+.+3+

!,

C 2 =0.031 0.516

C 1 =+.+"2

"

C 1 =0.016 24

C 2 =+.+3+

3#

C 2 =0.031 1.967

-*

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!ediciones R

3 conC

2

!ediciones R

2 conC

2

!ediciones R1 con

C 2

--

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!ediciones R1 con C 1

!ediciones R

2 conC

1

!ediciones R

3 conC 1

-.

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0. WPodría usar una frecuencia de == Yz en lugar de 0>= z para -allar el tiempo

TLG8 de los circuitos G8 que usted -a analizado en este e%perimentoX WPor quéX

$l disminuir la frecuencia de la onda cuadrada aumentamos su periodo, lo cual -aría que elvoltaje varíe de = a ? más lentamente, si con == z se podían ver las gráficas N vs. t y 3vs. t, aumentar el periodo solo -aría que las gráficas se alarguen respecto al eje de abscisas.*ado que la pantalla del osciloscopio no es muy amplia, esto no ayudaría a la medición deltiempo. $demás pueda que la disminución de la frecuencia en el generador produzcaalteraciones en las configuraciones de capacitores.

@. Escriba los valores de R1 , R2 y 8 usados en el paso 0= del procedimiento.

R1

R2

8@0B= Ω B/= Ω =.=@ ;!

C. W8uáles son los valores de corriente mínima y má%ima durante la carga delcondensador que usted observa en el paso 0= del procedimientoX. 2eg6n sus cálculos,W8uáles deberían ser esos valoresX

-4

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Para el circuito de la figura 1 , se calculo los valores de 7 a# 8orriente en t L =,cuando elinterruptor 2 se coloca en .b# &a corriente para un tiempo t LZ. c#&osvalores má%imo ymínimo de corriente al poner 2 en la posición 0 . d# El voltajemá%imo en el condensador ,obteniendo las respuestas 7

Según las mediciones tomadas en el circuito, los valores máximo y mínimo de laintensidad son:

Imax = 7.5 mA Imin = 0.3 mA

Pero teóricamente (trabajando de la misma manera en que se demuestra las

formulas dadas en el fundamento teórico obtenemos el valor de la intensidad de

corriente en un determinado tiem!o:

I ( t )=dq

dt =

ε

R1

e

-( R1+R 2 )

CR1R2

t

"e donde obtenemos los valores máximo y mínimo cuando t # $ y t % &,

entonces:

Imax =

ε

R1

= 10 mA Imin =

ε

R1

(0) = 0 mA

>. W8uáles son los valores de corriente mínima y de corriente má%ima durante ladescarga del condensador que usted observa en el paso 0= del procedimiento. 2eg6nsus cálculos, W8uáles deberían ser esos valoresX

Según las mediciones tomadas en el circuito, los valores máximo y mínimo de la

intensidad son:Imax = 7.3 mA Imin = 0.2 mA

-/

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FISICA III – Laboratorio Nº 4 FIGMM

Pero teóricamente (trabajando de la misma manera en que se demuestra las

formulas dadas en el fundamento teórico obtenemos el valor de la intensidad de

corriente en un determinado tiem!o:

I ( t )=dq

dt =

- ε

R1

e

-( R1+R 2 )

CR1R2

t

"onde el signo negativo indica que la corriente circula en sentido contrario al de la

carga del condensador' uego obtenemos los valores máximo y mínimo cuando t #

$ y t % &, entonces:

Imax =

ε

R1

= 10 mA Imin =

ε

R1

(0) = 0 mA

C$NC8@I$NE@

. 2e logró generar la función adecuada para el desarrollo del e%perimento, además pudimos observar gracias al osciloscopio el cambio de la intensidad respecto altiempo, y de la carga respecto al tiempo.

0. El proceso de carga y descarga de un capacitor no es instantáneo, el tiempo quetarda en cargarse cumple una relación e%ponencial. &as gráficas obtenidas a travésdel osciloscopio se apro%iman a las gráficas de la parte teórica, con respecto a lacarga del condensador en función del tiempo, y la corriente que pasa por estecircuito en función del tiempo.

@. Pudimos observar que la carga del capacitor es más rápida que la descarga.C. El análisis grafico nos ayuda a determinar los periodos de carga y descarga los

cuales son muy peque[os, es decir, el condensador tomado en cada caso se carga enun proceso muy rápido.

>. El proceso de carga y descarga es influido por la resistencia del circuito. 2i laresistencia es peque[a, es más fácil que fluya corriente y el capacitor se carga enmenor tiempo.

-0

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B. +racias a las diferentes configuraciones de capacitores y resistencias pudocomprobarse la apro%imación que tienen las ecuaciones teóricas con las observadasen el osciloscopio mediante cálculo.

+EC$4ENDCI$NE@"

. 8omo ya lo -emos -ec-o anteriormente, es preciso calibrar el osciloscopio para que

no -ayan errores grandes en el proceso e%perimental.

0. ay que tener en cuenta que para la obtención del tiempo Q"#$ usamos un métodoapro%imado a la proporción pedida en la gráfica del osciloscopio, lo cual nos puedegenerar errores si no observamos detenidamente y con muc-o cuidado.

@. $l medir los valores de las resistencias y condensadores con el multímetro, vimosvalores De%tra[osD arrojados por dic-o instrumento, por la variación en las unidades,los cuales nos pueden confundir. Por ello debemos saber con qué unidades estamos

trabajando y verificar como mínimo en dos unidades diferentes para tener el valor correcto, ya sea de la resistencia en o-mios o el condensador en faradios tener presente que para medir la capacitancia del condensador se utiliza otro conector diferente al de la resistencia y corriente#.

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7/23/2019 CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR EN CIRCUITOS RC

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FISICA III – Laboratorio Nº 4 FIGMM

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• 2ears , !.\. F ]emansYy , " F Ioung , . F !reedman , G. 7

!3238$4^3?GE23:$G3$ ?ol. 33 .4ndécima edición . "é%ico .PearsonEducation .

• !acultad de 8iencias de la 4niversidad ^acional de 3ngeniería 7 "$^4$&

*E&$RG$:G3 *E !_238$ +E^EG$& 7 0da edición . &ima . !84^3 . 0==C.

• $smat, umberto7 !3238$ +E^EG$& 333 :eoría y Problemas. @ra. Edición

&ima, editorial ozco SS0, paginas7 0/0, 0/@, 0/C, 0/S, 0S=, 0S,0S0.

Páginas7

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