Objetivos:

Universidad Tecnolgica de Panam Facultad de Ingeniera Elctrica

Laboratorio

Respuesta Transitoria de los Circuitos RC

Objetivos:

Observar la respuesta transitoria de un circuito RC serie, ante una seal excitatriz de onda cuadrada. Determinar experimentalmente la constante de tiempo del circuito.

Introduccin Terica:

Los capacitores presentan la caracterstica de oponerse a los cambios bruscos de voltaje. En los circuitos RC, se desarrolla un fenmeno transitorio, en el que el voltaje a travs del capacitor varia exponencialmente, tanto cuando se trata de carga (al aumentar su voltaje), como en la descarga (al disminuir su voltaje). La ecuacin de voltaje en un capacitor en un circuito RC simple al cargarse resulta:

Vc(t)= V (1-e-T/() voltios

Donde V es el voltaje final que alcanza el capacitor y ( es la "constante de tiempo" del circuito en este caso la ecuacin, al descargarse:

Vc(t)= Vo e-T/( voltios

Donde Vo es el voltaje inicial en el capacitor. En estos circuitos, la constante de tiempo es indicativa de la rapidez con que se carga o descarga el capacitor. En el fenmeno de carga, representa el tiempo en el que el voltaje en el capacitor alcanza el 63.2% de su valor mximo. En el fenmeno de descarga, constituye el tiempo en el que la tensin decae hasta un 36.8% de su valor inicial. En ambos casos, el efecto transitorio se considera finalizado para aspectos prcticos, en un tiempo de 5 veces.

Materiales y Equipo

Osciloscopio dual,

Generador de funciones,

Capacitor de 0.1 (F,

Resistor de 1 k(,

Plantilla y cable de conexin,

Papel milimetrado.

Procedimiento:

1. Calculo de la frecuencia de operacin del generador. Para observar el fenmeno de carga del capacitor, se utilizara una onda cuadrada de voltaje cuyo semi-periodo sea lo suficientemente largo que permita la carga completa de este. Llamando ( al periodo de la seal cuadrada, y a la constante de tiempo del circuito RC resulta:

T / 2 = 5 (c o T = 10 (c

1.1 Segn los valores utilizados, calcule la constante de tiempo terica del circuito:

( = _________________________________seg.

1.2 Calcule el periodo y la frecuencia de la onda cuadrada necesaria:

T = 10 (c __= _____________seg.

f = 1 / T = _____________Hz.

2. Obtencin de la curva de carga y descarga del capacitor, en el circuito RC serie.

2.1 Arme el circuito mostrado en la figura 1.

2.2 Ajuste el generador de funciones con la ayuda del osciloscopio, para una seal de onda cuadrada con un mximo de 1 voltio, y a la frecuencia de operacin calculada en el punto 1.2.

2.3 Grafique en papel milimetrado la seal excitatriz y la respuesta de voltaje obtenida en el capacitor.

2.4 De la curva de voltaje obtenida para el capacitor, determine la constante de tiempo experimental del circuito RC.

(c experimental = ___________seg.

2.5 Coincide este valor con el calculado en el punto 1.1 ? Calcula el % de error.

% de error _______________________

2.6 Explique las causas posible de discrepancias entre los valores terico y experimental de la constante de tiempo.

3. Obtencin de la curva de corriente en el circuito RC serie..

3.1 Intercambie de posicin la resistencia y el capacitor en el circuito de la figura 1.

3.2 Con el generador de funciones operando bajo las mismas condiciones de la seccin, obtenga la curva de voltaje en la resistencia Vr . Grafquela en papel milimetrado.3.3 Que caractersticas presenta la curva de voltaje a travs de la resistencia.

3.4 Como podra obtenerse la curva de corriente en el circuito Rc serie ?

3.5 Suponiendo que la discrepancia entre la constante de tiempo terica y la experimental del circuito RC se deba solamente a la resistencia interna del generador de funciones, calcule el valor de esta.

Rg = ___________________

4. Que conclusiones puede establecer de la presente experiencia ?

Investigacin:

1. Investigue los diferentes tipos de capacitores de acuerdo a su fabricacin y campo de aplicacin.

Circuito I 1/4