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Circuitos RC

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>Modelo

ID:(1622, 0)



Circuito RC

Imagen

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El circuito RC es un circuito con una capacitancia y una resistencia tal como se ve en esta iamagen:

ID:(12071, 0)



Cargando el condensador

Imagen

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Cuando se conecta la batería al circuito se puede cargar el condensador:

ID:(12072, 0)



Descargando el condensador

Imagen

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Cuando se cierra el circuito se puede descargar el condensador:

ID:(12073, 0)



Ecuación del proceso de carga

Ecuación

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En el caso de carga se tiene que la segunda ley de Kirchhoff es con

$- \Delta\varphi + R I + \Delta\varphi_C = 0$

$I$
Corriente
$A$
5483
$\Delta\varphi_C$
Diferencia de potencial en la capacitancia
$V$
9723
$\Delta\varphi$
Diferencia de potencial en la fuente
$V$
8916
$R$
Resistencia
$Ohm$
5485

None

ID:(12077, 0)



Acumulando carga

Ecuación

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A medida que las cargas van llegando al condensador se va formando el potencial que al final opondrá a que nuevas cargas puedan lo continúen cargando.

Por ello el potencial del condensador será con

$ \Delta\varphi_C =\displaystyle\frac{1}{ C }\displaystyle\int_0^t I du $

$C$
Capacidad del condensador
$F$
8920
$I$
Corriente
$A$
5483
$\Delta\varphi_C$
Diferencia de potencial en la capacitancia
$V$
9723
$t$
Tiempo
$s$
8815

ID:(12076, 0)



Ecuación del circuito RC

Ecuación

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Con la ecuación de la segunda ley de Kirchhoff, con corriente $A$, diferencia de potencial en la capacitancia $V$, diferencia de potencial en la fuente $V$ y resistencia $Ohm$

$- \Delta\varphi + R I + \Delta\varphi_C = 0$



y la ecuación del potencial del condensador, con

$ \Delta\varphi_C =\displaystyle\frac{1}{ C }\displaystyle\int_0^t I du $



se llega reemplazando y derivando con corriente $A$, diferencia de potencial en la capacitancia $V$, diferencia de potencial en la fuente $V$ y resistencia $Ohm$ a la ecuación

$ R \displaystyle\frac{d I }{d t } + \displaystyle\frac{1}{ C } I = 0$

$C$
Capacidad del condensador
$F$
8920
$I$
Corriente
$A$
5483
$\Delta\varphi$
Diferencia de potencial en la fuente
$V$
8916
$R$
Resistencia
$Ohm$
5485
$t$
Tiempo
$s$
8815

ID:(12080, 0)



Solución de la ecuación RC

Ecuación

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Con capacidad del condensador $F$, corriente $A$, diferencia de potencial en la fuente $V$, resistencia $Ohm$ y tiempo $s$ la ecuación para la corriente

$ R \displaystyle\frac{d I }{d t } + \displaystyle\frac{1}{ C } I = 0$



y la condición con corriente $A$, diferencia de potencial en la capacitancia $V$, diferencia de potencial en la fuente $V$ y resistencia $Ohm$

$- \Delta\varphi + R I + \Delta\varphi_C = 0$



que significa que inicialmente se tiene que

$I(0) = \displaystyle\frac{\Delta\varphi}{R}$



tiene la solución, con corriente $A$, diferencia de potencial en la capacitancia $V$, diferencia de potencial en la fuente $V$ y resistencia $Ohm$, de la forma

$ I =\displaystyle\frac{ \Delta\varphi }{ R } e^{- t / R C }$

$C$
Capacidad del condensador
$F$
8920
$I$
Corriente
$A$
5483
$\Delta\varphi$
Diferencia de potencial en la fuente
$V$
8916
$R$
Resistencia
$Ohm$
5485
$t$
Tiempo
$s$
8815

None

ID:(12079, 0)



Corriente en el condensador

Imagen

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Cuando se cierra el circuito se puede descargar el condensador:

ID:(12075, 0)



Diferencia de potencial en el condensador

Ecuación

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Con la corriente calculada con capacidad del condensador $F$, corriente $A$, diferencia de potencial en la fuente $V$, resistencia $Ohm$ y tiempo $s$

$ I =\displaystyle\frac{ \Delta\varphi }{ R } e^{- t / R C }$



y la relación de la segunda ley de Kirchhoff con corriente $A$, diferencia de potencial en la capacitancia $V$, diferencia de potencial en la fuente $V$ y resistencia $Ohm$

$- \Delta\varphi + R I + \Delta\varphi_C = 0$



se tiene con corriente $A$, diferencia de potencial en la capacitancia $V$, diferencia de potencial en la fuente $V$ y resistencia $Ohm$ el potencial eléctrico en el condensador

$ \Delta\varphi_C =\displaystyle\frac{ \Delta\varphi }{ R }(1-e^{- t / RC })$

$C$
Capacidad del condensador
$F$
8920
$\Delta\varphi_C$
Diferencia de potencial en la capacitancia
$V$
9723
$\Delta\varphi$
Diferencia de potencial en la fuente
$V$
8916
$R$
Resistencia
$Ohm$
5485
$t$
Tiempo
$s$
8815

None

ID:(12078, 0)



Potencial del condensador

Imagen

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Cuando se cierra el circuito se puede descargar el condensador:

ID:(12074, 0)