UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA
DE HONDURAS
FACULTAD DE CIENCIAS
ESCUELA DE FÍSICA
Laboratorios Reales: Electricidad y Magnetismo I
Carga y Descarga de un Capacitor en Circuitos RC
ELABORADO POR: ROBERTO ORTIZ
“LA PRIMERA VIRTUD DEL CONOCIMIENTO ES LA CAPACIDAD DE
ENFRENTARSE A LO QUE NO ES EVIDENTE”. JACQUES LACAN
INTRODUCCIÓN
Un condensador o capacitor es un dispositivo formado por un par de conductores, generalmente
separados por un material dieléctrico. Al someterlo a una diferencia de potencial ∆V, adquiere una
determinada carga. A esta propiedad se le denomina capacitancia. La capacitancia posee una
unidad de medida en el S.I. de Farad [F]. Esto significa que al someter el dispositivo a una
diferencia de potencial de 1 Volt adquiere una carga de 1 Coulomb. Esto equivale a una
capacitancia de 1 [F].
Los condensadores poseen gran importancia ya que forman parte de circuitos electrónicos
presentes en aparatos como el televisor, computador, etc.
OBJETIVOS
I.
II.
III.
IV.
Establecer, mediante un enfoque físico, que ocurre cuando se carga y descarga un
Capacitor con una fuente de diferencia de potencial y una resistencia.
Obtener una expresión que describa el proceso de carga y descarga de un capacitor en un
circuito RC.
Obtener un conjunto de parejas de datos de voltaje y tiempo que describan la carga y
descarga de un Capacitor.
Observar el proceso de carga y descarga de un capacitor a través de una resistencia, por
medio de un Osciloscopio.
MARCO TEORICO
Ecuaciones y Leyes Importantes
a) Carga del Capacitor:
Cuando se conecta un capacitor descargado a dos puntos que se encuentran a potenciales
distintos, el capacitor no se carga instantáneamente sino que adquiere cierta carga por
unidad de tiempo, que depende de su capacidad y de la resistencia del circuito. La Figura
1 (pág. 3) representa un capacitor y una resistencia conectados en serie a dos puntos
entre los cuales se mantiene una diferencia de potencial. Si Q es la carga del condensador
en cierto instante posterior al cierre del interruptor se tiene:
Donde Qf es el valor final hacia el cual tiende asintóticamente la carga del capacitor y e es
la base de los logaritmos naturales.
Al cabo de un tiempo igual a RC, la carga del capacitor ha alcanzado una fracción (1 – 1/e)
[≅ 0,632] de su valor final. El producto RC es, en consecuencia, una medida de la velocidad
de carga del capacitor y por ello se llama constante de tiempo. Cuando RC es pequeña, el
capacitor se carga rápidamente; cuando es más grande, el proceso de carga toma más
tiempo.
b) Descarga del capacitor:
Supongamos ahora, en la Figura 2, que el capacitor ya ha adquirido una carga Qo y que
además hemos quitado la fuente del circuito y unido los puntos abiertos. Entonces
tendremos que:
MATERIALES Y EQUIPO







Fuente de Voltaje
Generador de Señales (Onda Cuadrada)
Multímetro (Voltímetro)
Cronometro
Caja de Capacitores
Caja de Resistencias
Cables de Conexión.
PROCEDIMIENTO EXPERI MENTAL 1
1. Se monta un circuito RC (resistencia y condensador) conectando con cables la fuente de
poder, la resistencia R y el condensador en serie, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Circuito RC Carga
2. El Multímetro lo conectamos como voltímetro en paralelo a través del condensador. A
continuación se mide el voltaje del condensador, anotando los datos entregados por el
voltímetro a intervalos iguales en segundos. Debemos tener el cuidado de conectar el
circuito justo en el momento en que comenzaremos a realizar las mediciones, pues de lo
contrario el condensador comenzara a cargarse antes.
3. Para estudiar la descarga se arma el siguiente circuito (Figura 2), una vez cargado el
condensador:
R
C
Figura 2 Circuito RC Descarga
4. Se mide el voltaje del circuito en intervalos de tiempo iguales en segundos, para luego
graficar los datos obtenidos.
Tabla de Datos
Tiempo (s)
Voltaje (V)
Tiempo (s)
Voltaje (V)
Tiempo (s)
Voltaje (V)
Tiempo (s)
Voltaje (V)
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 2
1. Se monta un circuito RC (resistencia y condensador) conectando con cables el Generador
de señal de onda cuadrada, la resistencia R y el condensador en serie, como se muestra en
la Figura 3.
Figura 3 Circuito RC Carga y Descarga
2. Conectamos el Osciloscopio en paralelo a través del condensador. A continuación se
regula la escala del osciloscopio (voltaje y tiempo), de forma tal que podamos ver un ciclo
de la onda cuadrada generada. Con el osciloscopio podremos ver una imagen similar a la
siguiente (verde):
Figura 4 Circuito RC Salida del osciloscopio
Nos ayudamos del botón “hold” en el osciloscopio para detener la imagen y poder tomar
las mediciones correspondientes.
3. Las mediciones a realizar son las Siguientes:
Cantidad de Líneas Verticales entre y X Escala de Voltaje
del Osciloscopio:
Cantidad de Líneas Horizontales entre y X Escala de
Tiempo del Osciloscopio:
Cantidad de Líneas Horizontales entre y
X
Escala de Tiempo del Osciloscopio (Carga):
Cantidad de Líneas Horizontales entre
y
X
Escala de Tiempo del Osciloscopio (Descarga):
Voltaje de la Fuente
Tiempo de Ciclo (Carga y Descarga)
BIBLIOGRAFÍA
Catherine Andreu, Maria Jose Morales, Gonzalo Nuñez, and Clio Peirano. Carga y descarga de
un capacitor en un circuito RC.
Ing. Sandra Haydée Silvester. Trabajos Prácticos de Laboratorio.