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))

Resumen de la investigación

Planifica 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 guía

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 a evaluar

• 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 del todo en un tiempo finito (aproximación exponencial).
• El voltaje del capacitor sobrepasa 10 V antes de volver a estabilizarse.

Roles de las 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 que se carga alcanza aproximadamente el 63% de su voltaje final; después de unos 5τ, está esencialmente 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 panel de propiedades
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