Circuitos

Carga RC

Pulsa Reproducir — el condensador se carga con una curva exponencial (τ = RC)

Carga RC — simulación interactiva de Circuitos. Pulsa Reproducir — el condensador se carga con una curva exponencial (τ = RC) Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Carga RC

Un capacitor se carga exponencialmente cuando el circuito se energiza. Constante de tiempo τ = RC.

Al inicio la corriente es alta; a medida que se acumula carga, el voltaje del capacitor sube y la corriente cae hacia cero.

• Constante de tiempo τ = RC
• Voltaje del capacitor V_C(t) = ε(1 − e^(−t/τ))

Informe de investigación

Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta de conducción

Un condensador se carga a través de una resistencia de una batería 10 V. ¿Su voltaje aumenta a un ritmo constante o disminuye a medida que se acerca al voltaje de la batería?

Predicciones para pesar

• El voltaje del capacitor aumenta a un ritmo constante hasta que llega a 10 V y luego se detiene.
• La carga se ralentiza: el condensador se acerca a 10 V pero nunca lo alcanza en un tiempo finito (enfoque exponencial).
• El voltaje del capacitor sobrepasa 10 V antes de volver a estabilizarse.

Roles variables

Lo que configuraste:

• Tiempo t (s)

Lo que mides:

• Constante de tiempo τ (s)
• Tensión del condensador V_c (V)

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra el preajuste de carga rc y presione Restablecer. R = 100 Ω, C = 0.01 F, dando una constante de tiempo τ = RC = 1 s; la batería suministra 10 V.
2. Habilite la lectura de voltaje del capacitor.
3. Presione Reproducir y registre el voltaje del capacitor en cada momento indicado.

Ecuación rectora

Constante de tiempo RC — τ = R·C

La constante de tiempo τ = RC establece la escala de tiempo de la respuesta exponencial de un circuito RC. Después de un τ, un condensador de carga alcanza aproximadamente el 63% de su voltaje final; después de aproximadamente 5τ, esencialmente está completamente cargado.

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Para una prueba, calcule V_c = E(1 − e^(−t/τ)) usando E = 10 V, τ = 1 s. Compare con la tabla.
• En t = τ (1 s), el condensador alcanza aproximadamente el 63% del voltaje final. Explique, utilizando la fórmula exponencial, por qué se necesitan muchas más constantes de tiempo para acercarse mucho a 10 V pero nunca matemáticamente se alcanza exactamente.

¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?

• Si duplicara la capacitancia C (manteniendo R igual), la constante de tiempo τ = RC también se duplicaría. ¿El capacitor tardaría más o menos en alcanzar el 63% de 10 V? ¿Por qué un condensador más grande tarda más en cargarse a través de la misma resistencia?
• El condensador del flash de una cámara se carga lentamente (segundos) a través de una trayectoria de alta resistencia, pero se descarga casi instantáneamente a través del tubo del flash (resistencia muy baja). Explique, usando τ = RC, por qué los tiempos de carga y descarga pueden ser tan diferentes para el mismo capacitor.

• AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
• IB Physics — B.5 Current and circuits
• General High School Physics — Electricity & DC circuits
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Bienvenido a Carga RC
2. Pulsa Reproducir
3. Selecciona el capacitor
4. Carga exponencial
5. Abre el Inspector
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

Abrir laboratorio interactivo →

Descargar ficha de laboratorio →

Carga de condensadores y constantes de tiempo