En este post te explicamos qué son los circuitos RC y para qué sirven. Además, podrás ver cuáles son las fórmulas que te permitirán resolver circuitos RC.
Índice
¿Qué es un circuito RC?
Un circuito RC es un circuito eléctrico compuesto por una resistencia y un condensador en serie. Es decir, un circuito RC tiene una resistencia y un condensador conectados uno detrás del otro, de manera que por los dos componentes circula la misma intensidad.
Principalmente, los circuitos RC sirven para bloquear un rango de frecuencias y dejar pasar otro rango de frecuencias, por lo que se suele usar como filtro de frecuencias. Más abajo veremos más aplicaciones de este tipo de circuitos eléctricos.
El funcionamiento del circuito RC se centra en la carga y la descarga del condensador a través de la resistencia. Cuando se aplica una fuente de voltaje al circuito, el condensador comienza a cargarse a través de la resistencia, de manera que la tensión del condensador va aumentando y la tensión de la resistencia va disminuyendo.
Una vez que el condensador está completamente cargado, adquiere una tensión constante y en consecuencia la corriente deja de fluir por el circuito. Si se desconecta la fuente de voltaje, el condensador se descargará a través de la resistencia. En el siguiente apartado veremos cómo se calcula el tiempo de carga y descarga del condensador.
Fórmulas del circuito RC
A continuación se muestran las fórmulas que te permitirán analizar un circuito eléctrico RC.
Constante de tiempo del circuito RC
La constante de tiempo de un circuito RC es un valor que caracteriza el comportamiento del circuito, cuanto mayor sea su valor, más lenta será la carga del condensador del circuito RC.
Para calcular la constante de tiempo de un circuito RC se debe multiplicar el valor óhmico de la resistencia por la capacidad del condensador:
Donde:
es la constante de tiempo del circuito RC.
es el valor de la resistencia.
es la capacidad del condensador.
Tiempo de carga
El tiempo de carga de un condensador es el tiempo necesario para que el condensador alcance la diferencia de potencial de la fuente de alimentación del circuito RC.
No obstante, este tiempo es infinitamente largo, por lo que en la práctica se considera que el tiempo de carga del condensador es hasta que se encuentra al 99% de la carga total, esto es, aproximadamente cinco veces la constante de tiempo del circuito.
Donde:
es el tiempo de carga del condensador.- es la constante de tiempo del circuito RC.
Por lo tanto, cuanto mayor sea el valor de la resistencia o del condensador, más tardará el condensador en cargarse.
Corriente máxima
La intensidad de corriente máxima de un circuito RC se consigue en el instante inicial (t=0), ya que la intensidad va disminuyendo a medida que el condensador va cargándose.
Así pues, como inicialmente el condensador está descargado, la corriente máxima del circuito se puede determinar fácilmente con la siguiente fórmula:
Donde:
es la corriente máxima del circuito RC, esto es, la corriente en el instante inicial.
es la diferencia de potencial máxima, es decir, la diferencia de potencial de la entrada.- es el valor de la resistencia.
Voltaje de la resistencia y del condensador
El voltaje de la resistencia y del condensador varían según el tiempo, en concreto, a medida que aumenta la carga del condensador, el voltaje de la resistencia disminuye y el voltaje del condensador aumenta.
Las fórmulas que describen la evolución del voltaje de la resistencia y del condensador en función del tiempo son las siguientes:
Donde:
es el voltaje del condensador en el instante de tiempo t
es el voltaje de la resistencia en el instante de tiempo t
es el voltaje de entrada.
es el instante de tiempo en el que se calcula el voltaje.- es el valor de la resistencia.
- es la capacidad del condensador.
Circuito RC en paralelo
Normalmente los circuitos RC se conectan en serie, de manera que la resistencia y el condensador está conectados de manera seguida.
No obstante, los componentes del circuito RC también se pueden conectar en paralelo, de esta forma la resistencia y el condensador tienen el mismo voltaje en cada instante de tiempo, además, sus voltajes son equivalentes a la tensión de entrada.
En este caso, la intensidad de corriente de cada componente se calcula de la siguiente manera:
Donde:
es la intensidad de la corriente que circula por la resistencia
es la intensidad de la corriente que circula por el condensador- es el voltaje de entrada del circuito RC.
- es el valor de la resistencia.
es la frecuencia angular del circuito.- es la capacidad del condensador.
Aplicaciones de los circuitos RC
Los circuitos RC tienen muchas aplicaciones en los campos de electrónica y telecomunicaciones debido a su capacidad para filtrar señales, controlar el tiempo y almacenar energía. Aquí hay algunas aplicaciones comunes de los circuitos RC:
- Filtros de paso bajo y paso alto: los circuitos RC se utilizan en filtros para eliminar ciertas frecuencias de una señal eléctrica. Los filtros de paso bajo permiten el paso de frecuencias por debajo de una cierta frecuencia de corte, mientras que los filtros de paso alto permiten el paso de frecuencias por encima de la frecuencia de corte.
- Filtros de paso banda y rechazo de banda: combinando circuitos RC con otros componentes, se pueden construir filtros de paso banda y rechazo de banda que permiten el paso de señales dentro de ciertos rangos de frecuencia y rechazan señales fuera de esos rangos.
- Circuitos de retardo y temporizadores: debido a la constante de tiempo del circuito RC, se pueden utilizar para crear retardos controlados en señales eléctricas. Esto es útil en aplicaciones como temporizadores, donde se necesita un retraso específico antes de que ocurra una acción.
- Circuitos de arranque suave: los circuitos RC se utilizan a menudo en sistemas de control de motores para proporcionar un arranque suave, limitando la corriente inicial que fluye al motor y protegiendo así tanto al motor como al circuito de alimentación.
