INFORME – E.P. INGENIERIA DE MINAS - UNA -PUNO

DE:

PARA:

ASUNTO: Informe Laboratorio “circuito RC”

FECHA: 06/08/2013

GRUPO: 301

Mediante este informe le hago llegar el informe el cual tiene el siguiente contenido

Primero: datos parte experimental

Segundo: desarrollo del cuestionario

Tercero: conclusiones

……………………………………………

WILIAN CASTILLO VILCA

I. PARTE EXPERIMETAL

1.1 TOMA DE DATOS

DATOS DE CARGAEventos 1 2

Resistencia 2000Ω 801ΩCondensador 2200 uf 2200µf

Tiempo 31.37 s 11.51 sVoltaje 5.009 v 5.009 v

DATOS DE DESCARGAEventos 1 2

Resistencia 2000Ω 801ΩCondensador 2200 uf 2200µf

Tiempo 32.93 s 12.62 sVoltaje 5.009 v 5.009 v

1.2. DESARROLLO DEL EXPERIMENTO

1-. De la caja de resistencias seleccione dos resistores de valores distintos. Determinar su resistencia, determinar el valor del condensador.2-. Monte el circuito como se observa en la figura, 1° usando uno de los resistores seleccionados.

1. Amplificador de potencia2. Condensador3. Resistor de la caja de resistencias4. Sensor de voltaje

3-. Tenga en su pantalla simultáneamente la gráfica voltaje vs tiempo y la ventana del controlador del generador de señal4-. Inicie la toma de datos, luego conecte los puntos bc del circuito con el interruptor de dos tiempos para el proceso de cargado del condensador.

1. Observe las gráficas de cargado del condensador, cuando la gráfica ya no es ascendente, realizamos el cambio, al proceso de descarga.

2. Para el proceso de descarga conectamos ls puntos del circuito ab con el interruptor de dos tiempo.

3. Observe la gráfica del proceso de descarga, cuando la gráfica desciende hasta su mínimo valor obtenga el proceso de toma de datos.

4. Repita este procedimiento para el segundo resistor seleccionado, registre los resultados en el mismo gráfico.

1.3-. ENSAMBLE DE EQUIPO

1. conecte la interfaz de ScienceWorkschop al computador y enciéndela.

2. Conecte el amplificador de potencia a los canales analógicos de la interfaz.

3. Conecte el sensor del voltaje y el sensor de corriente a los canales analógicos de la interfaz.

4. ejecute el programa DataStudio y configure los sensores y el amplificador de potencia donde fueron conectados.

5. Configure el amplificador de potencia aparecerá también la ventana del generador de señal. Desde ella se controlara el voltaje de alimentación de

los circuitos que se realizaran en esta práctica, porque no debe cerrar esta ventana.Configure el generador para que produzca voltaje de corriente continua. Ponga en cero el valor inicial de voltaje. Deje habilitada la opción auto, de manera que el generador solo funcione mientras se están tomando las medidas. Desactive las opciones de medición de voltaje y corriente de salida.

6. Cada dato tomado dependerá del valor del voltaje variado manualmente por el usuario. Para este tipo de registro, en la ventana de configuración haga clik en el botón opción de muestreo. Seleccione l pestaña muestreo manual, marque la opción conservar valores de datos solo si se deshabilite los demás cuadros que se hacen disponibles.

7. Cree un gráfico corriente vs voltaje recuerda que es conveniente reemplazar los nombres de las gráficas y ensayos por unos que hagan referencia a los datos registrados.

II. CUESTIONARIO1. Llene los recuadros y analice cada caso.

En el proceso de carga del condensador (tramo 0 < t < 50 seg.)

El voltaje de la fuente es constante? NO El voltaje de la fuente de salida vale: 5.009volt− ¿+¿ ¿ ¿

El voltaje en la resistencia disminuye en el tiempo? NO El voltaje en la resistencia para t=0seg. Vale aprox. 5.01 volt El voltaje en el condensador aumenta en el tiempo? SI El voltaje en el condensador, para t=0seg vale aprox.: 0 En qué tiempo el voltaje en el condensador es igual al voltaje en la

resistencia? 31.37 seg.

En que tiempo el voltaje en la resistencia es igual a 1/e del voltaje inicial? Sabemos que 1/e = 0.368. De acuerdo a la grafica:- Para una resistencia de 2000 ohm : 5.86 seg- Para una resistencia de 801 ohm : 2.36segEn el proceso de carga del condensador ( en el tramo 0 < t < 50 seg), el voltaje de la resistencia está dada por la expresión.

VR = ɛ e−tRC

en el grafico VR en función del t, (tramo 0 < t < 50 seg.) realice un ajuste

exponencial (natural) de la forma. A ɛ e−cx Nota: las constantes A y c se determinan en base a interacciones que realiza el programa producido el ajuste exponencial, comparando términos con la

ralacion teorica y considerando que A= , = RC anote lo siguiente:ɛ τ La constante de tiempo de carga con su error, = 36.7 seg , error τ

cuadrático medio 0.219 para una resistencia de 2000 ohmPara una resistencia de 801 ohm : , = 14 seg , error cuadrático τmedio 0.194

La fuente electromotriz con su error = 2.31 ɛ 2.2− ¿+¿ ¿ ¿ error cuadrático medio=4.74. para R = 2000ohmPara R = 801 ohm : = 1.96 ɛ 2.1− ¿+¿ ¿ ¿ volt.

Mida con multímetro la resistencia, estimando su error, R1 = 2000 ohm, R2 = 801 ohm 0.1− ¿+¿ ¿ ¿

Utilizando la conste de tiempo de carga , con su error, obtenida τanteriormente calcule la capacidad del condensador con su error:

Para R1 = 2000 ohm: 36.72000

=C=0.01835 f

Para R2 = 801ohm: 14801

=C=0.0175 f

Calcule Q para t=30 seg : Para R1 = 2000ohm : Q = It Q = 0.0051 CPara R2 = 801 ohm: Q = It , Q = 0.0119 C

La constante de tiempo de carga,Para R1 = 2000 ohm : = 99.67 seg τError cuadrático medio=2.26E-5Para R2 = 801 ohm: = 44.41 seg τError cuadrático medio=1.01E-4

La capacidad del condensador: Para R2 = 2000 ohm : C = 0.00498 fPara R1 = 801 ohm : C = 0.055 f

La fem de la fuente es :

Para R2 = 2000 ohm : ɛ = 15.3 volt

Para R1 = 801 ohm : ɛ = 15.2 volt2. En el proceso de descarda del condensador (tramo 50 < t < 100 seg.):

El voltaje de la fuente es constante? NO El voltaje de la fuente vale : 5.009 volt El voltaje en la resistencia cambia de polaridad? NO Lo anterior indicaría que la corriente de descarga tiene sentido contrario a

la corriente de carga? NO El valor absoluto del voltaje en la resistencia disminuye en el tiempo? SI El voltaje en el condensador aumenta en el tiempo? NO Con los datos disponibles y usando la calculadora construya:V s=x+ y Dónde: x = voltaje en la resistencia

Y = Voltaje en el condensador En el proceso de carga Vs vale aprox.:

Para R2 = 2000 ohm : Vs = 10.018 volt

Para R1 = 801 ohm : Vs = 5.009 volt

3. Reescale la grafica carga y descarga del condensador de la toma de datos si es necesario.

- Se realizó en laboratorio el experimento con dos resistencias diferentes por el cual podemos deducir que a mayor resistencia(color naranja) más tiempo de cargar.

4. De modo gráfico y con ayuda del programa DataStudio determine experimentalmente el tiempo de carga y descarga del condensador.

- Tal como se apresia en la figura el tiempo de carga es de 331.37 segundos aproximadamente, y el tiempo de descarga es de 31.05 segundos. Estos datos son para una resistencia de 2000 ohm.

5. De modo gráfico y con ayuda del programa DataStudio determine experimentalmente el voltaje máximo del condensador en el proceso de carga

- Se observa en el recuadro que el voltaje máximo es de 5.11 volt

6. El tiempo para alcanzar la mitad del valor máximo es el tiempo que tarda el condensador en descargarse a la mitad. Basándose en los resultados experimentales. ¿Cuánto tiempo tarda el condesar en cargarse hasta 75% del máximo?

- Si deseamos saber el tiempo al 75% de carga entonces por regla de tres simple sabesmos que el 75% es 3.83 v por lo tanto ubicamos en el programa data estudio 3.83 v y tenemos que el tiempo es de 16.31segundos.

7. ¿Cuál es la máxima carga para el condensador en este experimento?

1° evento: para R1 = 2000 ohm y para R2 = 801 ohm

- Aplicando la fórmula : Q = CV Q = 2200*5.009 Q = 11019.8 µC

8. ¿cuáles son algunos de los factores que se podrían considerar para el porcentaje de diferencia entre los valores nominales y el experimental?

E% =|V Teorico−V Experimental

V Teorico |*100

Es necesario el valor teórico y el valor experimental.

9. Reescale la gráfica intensidad corriente del condensador de la toma de datos si es necesario.

10. ¿Cuál es la corriente que corresponde a la constante de tiempo?

- Como se aprecia en la figura la corriente es de :1.703*10−4

11. ¿Cuál es el porcentaje de la elevación de tensión del condensador en el tiempo t=RC?

- En tiempo de carga con una resistencia de 2000 ohm es de 31.37 seg tomaremos este valor el valor de RC.

12. Determinar la ecuación teórica de la corriente en función del tiempo considerando los valores con los cuales se ha realizado el experimento. Compare esta ecuación con la ecuación experimental y calcule el porcentaje de error cometido.

- Por formula I(t) = QRC

e−tRC

Ecuación teórica

1° evento: R1 = 2000 ohm

I(t) = 11019.8∗10−6

2000∗2200∗10−6 e−31.37

2000∗2200∗10−6 = 1.86*10−6 A

2° evento: R2 = 801 ohm

I(t) = 11019.8∗10−6

801∗2200∗10−6 e−11.51

801∗2200∗10−6 = 9.1*10−6 A

Valores experimentales:( de acuerdo a la gráfica)

1° evento: R1 = 2000 ohm ,

I= 1.703*10−4 A

2° evento: R2 = 801 ohm

I= 3.979*10−4 A

Porcentaje de error: E% =|V Teorico−V Experimental

V Teorico |*100

R1 = 2000 ohm

E% =|1.86∗10−6−1.703∗10−4

1.86∗10−6 |*100 = 9.055%

R2 = 801 ohm

E% =|9.1∗10−6−3.979∗10−4

9.1∗10−6 |*100 = 42.7%

13. Cuáles son las causas de error a tener en cuenta en cada uno de la toma de datos

- La buena conexión de los circuitos - La colocación adecuada en cada circuito

14. Basado en las observaciones experimentales realizadas, explique como un capacitor conduce corriente cuando se le conecta a una fuente de alterna (AC)

- Cuando se le conecta a una fuente de corriente alterna el capacitor se carga y descarga según sea la frecuencia de oscilación es decir por el circuito externo comienza a circular un flujo de electrones que se mueven alternamente de una placa a otra cargándose y descargándose.

III. CONCLUSIONES

- se concluye que los capacitadores tienen diferentes aplicaciones por su capacidad de almacenar carga.

- En el presente experimento se pudo observar que si la resistencia es pequeña es más fácil que fluya corriente y el capacitor se carga en menor tiempo.

- El proceso de descarga los valores de de la carga y la corriente se aproximan a cero.