Circuitos RC
A estas alturas, debería estar bastante familiarizado con dos tipos simples de circuitos llamados circuitos en serie y en paralelo. Puede recordar que un circuito es cualquier camino por el que pueden fluir los electrones. Y al igual que los nombres implican, un circuito en serie conecta dispositivos en serie (como una cadena de luces de árbol de Navidad) y un circuito paralelo conecta dispositivos en paralelo (como los enchufes de su casa). Por supuesto, los circuitos pueden ser más complicados que estos dos tipos básicos. Uno de esos tipos de circuito es un circuito RC , que es un circuito que tiene una resistencia y un condensador. Aquí es exactamente de donde provienen la ‘R’ y la ‘C’ en el nombre.
¿Qué es un condensador?
Para comprender mejor los circuitos RC, primero necesitamos saber más sobre los dos componentes que lo definen. Un condensador son dos placas paralelas separadas por un aislante. Similar a una batería, un capacitor tiene dos terminales y almacena energía eléctrica. Cuando un capacitor está conectado a una batería en un circuito, los electrones fluyen desde la batería a la placa del capacitor que está conectada al terminal negativo de la batería. La placa del condensador que está conectada al terminal positivo de la batería hace lo contrario: envía electrones de regreso a la batería. Los capacitores pueden venir en diferentes tamaños, ¡y algunos de ellos pueden contener mucha carga! Los condensadores son útiles porque pueden deshacerse de su carga mucho más rápido que una batería. Esto los hace buenos para cosas como el flash de una cámara que necesita usar esa carga muy rápidamente. Las pantallas táctiles de los teléfonos inteligentes y tabletas modernos también emplean condensadores, lo que las hace muy útiles.
¿Qué es una resistencia?
La otra parte importante de un circuito RC es la ‘R’, la resistencia. En un circuito eléctrico, una resistencia se opone pasivamente al flujo de corriente. En otras palabras, «resiste» el flujo de electrones que se mueve a través del circuito. Los resistores son todo tipo de cosas: bombillas, tostadoras, televisores y más. Si bien la corriente en un circuito es directamente proporcional a la cantidad de voltaje, es inversamente proporcional a la cantidad de resistencia. Esto tiene sentido porque el voltaje produce corriente y la resistencia, bueno, la resiste.
Combinándolos en un circuito
Bien, ahora que sabes de qué está hecho un circuito RC, vayamos a lo bueno: el circuito en sí. Los circuitos RC son realmente geniales porque en lugar de un flujo constante de corriente, un circuito RC es uno en el que la corriente varía con el tiempo. Si va en bicicleta al trabajo oa la escuela, sabe que estará más seguro si usa un casco con una luz intermitente. ¡Pero lo que quizás no sepa es que la luz parpadea debido a un circuito RC! La duración del destello está determinada por la resistencia y la capacitancia en ese circuito. Por ejemplo, una pequeña capacitancia produciría un destello más rápido, mientras que una capacitancia mayor produciría un destello más lento.
Decaimiento en un circuito RC
Pero nos estamos adelantando, así que retrocedamos un minuto y repasemos algunos detalles más del circuito en sí. Digamos que tenemos un circuito RC simple como este. El circuito tiene una batería, un condensador, una resistencia y un interruptor que abre y cierra el circuito. Cuando el interruptor está abierto, no hay corriente fluyendo a través del circuito, por lo que el condensador no se descarga en la resistencia.
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Si cerramos el interruptor y completamos el circuito, esto permite que fluya la corriente y que el condensador se descargue a través de la resistencia. La clave aquí es que la descarga del condensador no es lineal, es exponencial. Esto significa que, si bien la tasa de deterioro es constante, la cantidad de deterioro es proporcional a su valor actual y cambia con el tiempo. A la tasa de caída de la corriente y el voltaje la llamamos tiempo de caída . Este valor está representado por la constante τ , que es igual a R * C y se mide en segundos. Esta constante de tiempo le dice mucho sobre cómo se producirá la carga o descarga en un circuito RC. Por ejemplo, si tiene un condensador grande que puede contener más carga, llevará más tiempo cargarlo o descargarlo, por lo que su constante de tiempo τ = R * C será mayor. Por otro lado, si su constante de tiempo τ = R * C es menor, esto significa que tiene un decaimiento más rápido. Los dos lados de la ecuación son proporcionales. Esto significa que cuando un componente aumenta, digamos la resistencia o la capacitancia, el otro lado, el tiempo de disminución, debe aumentar también para mantener ambos lados iguales. Asimismo, si la capacitancia o la resistencia disminuyen, la tasa de caída también lo hará. Ahora podemos ver cómo afecta esto al flash de su casco de bicicleta. Un condensador pequeño y una resistencia pequeña producen un destello más rápido porque la tasa de caída es pequeña. Por otro lado, cuando el condensador y la resistencia son grandes, la tasa de caída también será mayor, lo que significa que se necesita más tiempo para producir un destello.
Resumen de la lección
Los circuitos RC son prácticos para muchas facetas de la vida diaria. Desde su casco de bicicleta hasta su teléfono inteligente, un circuito RC , que es un circuito que tiene una resistencia y un condensador, es útil porque en lugar de un flujo constante de corriente, la corriente varía con el tiempo. El circuito recibe su nombre de sus componentes: una resistencia y un condensador. La resistencia se opone pasivamente al flujo de corriente y el condensador son dos placas paralelas separadas por un aislante. La cantidad de resistencia determina cuánta oposición encontrará la corriente. El tamaño del capacitor determina qué tan rápido o lento se cargará o descargará. La velocidad de decaimiento de la corriente y el voltaje, o el tiempo de desintegración en un circuito RC está representada por la constante de tiempo τ , que es igual a R * C . Debido a que se trata de una disminución exponencial, es proporcional a su valor actual y cambia con el tiempo a medida que se acerca a cero. τ es proporcional a R * C , lo que significa que un aumento en uno conducirá a un aumento en el otro. Una gran capacitancia o una gran resistencia aumentarán τ , pero una pequeña capacitancia y resistencia conducirán a un valor pequeño de τ y una tasa de caída más rápida.
Los resultados del aprendizaje
Una vez que haya terminado con esta lección, debería poder:
- Explica qué es un circuito RC y cómo funciona.
- Describir resistencias y condensadores.
- Analice la relación entre la corriente y el voltaje en un circuito RC y cómo varía
- Recuerde la ecuación del tiempo de decaimiento
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