Simulador de circuitos RC y RL
Ecuaciones de esta simulación
| R | Resistencia R (ohmios, como potencia de 10) | limita la corriente | |
|---|---|---|---|
| C | Capacidad C (µF) | cuánta carga guarda el condensador por voltio | |
| L | Inductancia L (mH) | cuánto se opone la bobina a un cambio de corriente | |
| τ | constante de tiempo | tras una τ el cambio va por el 63 %, tras cinco τ por más del 99 % |
Con los valores actuales:
| V | Tensión de la batería V (voltios) | ||
|---|---|---|---|
| V_C | tensión en el condensador | sube hacia V; al descargarse baja como V₀ e^(−t/τ) | |
| I | corriente en el cable | máxima al cerrarse el interruptor, y luego se apaga | |
| t | tiempo desde que se accionó el interruptor |
Con los valores actuales:
| V_L | tensión en la bobina | la bobina se opone al cambio: al principio toma toda V, nada cuando la corriente ya es estable |
|---|
Con los valores actuales:
| E | energía almacenada | en el campo eléctrico entre las placas, o en el campo magnético de la bobina |
|---|
Con los valores actuales:
Cómo usar el simulador de circuitos RC y RL
- Elige una resistencia con un condensador o con una bobina, y ajusta la tensión de la batería, R, C y L. El interruptor se cierra al momento: los puntos azules son electrones que avanzan por el cable, más rápido cuanta más corriente circula; en el condensador las cargas se acumulan en las placas y el campo entre ellas crece, en la bobina se iluminan las líneas de campo magnético.
- Pulsa Accionar el interruptor para sacar la batería del circuito: el condensador se descarga a través de la resistencia, o la bobina mantiene la corriente un rato mientras su campo se desvanece. Cada cambio empieza una nueva exponencial desde el estado en que está el circuito.
- Lee la constante de tiempo, la corriente y las tensiones, y compara las curvas con las fórmulas resueltas abajo. Las constantes de tiempo reales van de microsegundos a minutos, así que el reloj se escala a un número fijo de τ cada 10 segundos. La Calculadora de constante de tiempo RC calcula τ y la tensión en cualquier instante, y la Calculadora de la ley de Ohm relaciona V, I y R.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la constante de tiempo de un circuito RC?
τ = R × C, en segundos cuando R está en ohmios y C en faradios. Es el tiempo que tarda un condensador en cargarse hasta el 63 % de la tensión de la batería, o en descargarse hasta el 37 %. Tras 5τ ha recorrido más del 99 % del camino, lo que se suele considerar carga completa. 1 kΩ con 470 µF da 0,47 s.
¿Por qué un condensador se carga de forma exponencial?
La corriente que lo carga la impulsa la diferencia entre la tensión de la batería y la del propio condensador. A medida que se llena, esa diferencia se reduce, así que la corriente baja en proporción a lo que queda por hacer. Una velocidad proporcional a lo que falta es justo lo que da una exponencial: V_C = V (1 − e^(−t/τ)).
¿Qué hace una bobina en un circuito?
Se opone a cualquier cambio de corriente, creando en sus extremos una tensión V_L = L dI/dt. Al cerrar el interruptor toma al principio toda la tensión de la batería y deja que la corriente crezca poco a poco, con τ = L ÷ R; al quitar la alimentación, mantiene la corriente un rato. Por eso al desconectar la bobina de un relé puede saltar una chispa, y por eso esas bobinas llevan un diodo en paralelo.
¿De verdad se mueven tan rápido los electrones?
No, los puntos van mucho más rápido que los electrones reales. En un cable de cobre con unos pocos miliamperios, los electrones avanzan a una fracción de milímetro por segundo. La corriente empieza casi a la vez en todo el circuito porque el campo eléctrico viaja a casi la velocidad de la luz y empuja a todos los electrones juntos, como el agua en una tubería llena.
Dice que WebGL está desactivado.
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¿Se sube algo?
No. La simulación la dibuja tu propio navegador con WebGL; no se envía nada a ningún sitio y sigue funcionando sin conexión una vez cargada la página.